第11章·暗物质与暗能量辨析

1884年，著名的物理学家开尔文勋爵，想要通过观测银河系恒星绕着银河系质量中心旋转的速度分布，用来估算银河系的总质量。他观察中发现一个问题，就是我们可见的银河系内的恒星总质量，要小于他所估算出来的银河系总质量。于是，他提出银河系中存在的大多数天体可能是我们看不到的“黑暗天体”。随后，著名的科学家庞加莱就把开尔文提出的“黑暗天体”命名为“暗物质”。

暗物质

星系是依靠万有引力拽住星系中恒星的。如果一颗恒星离开星系核心越远，其运动速度还要保持不变，那它所需要的引力就得越大。就拿太阳系为例，通过理论计算，银河系可见发光物质所能提供的引力，只能保证太阳以160千米/秒的速度运动，但科学家观测到太阳的速度却是240千米/秒。这就说明，存在着额外的引力，才能保证太阳以如此高的速度运动而不会飞出银河系。

到了1932年，天文学家奥尔特根据他自己的观测，也发现了和开尔文勋爵一样的问题。于是他提出，银河系的质量要远大于我们所观测到的恒星的总质量。有大约一半的“质量”所对应的物体是我们看不到的。

1933年，天文学家兹威基，在研究“后发座星系团”时，发现星系团中星系的速度“弥散度”太高，仅靠星系团中可见星系的质量产生的引力，是无法将其束缚在星系团内的，因此星系团中应该存在大量的暗物质，其质量为可见星系的至少百倍。1936年史密斯在对室女座星系团的观测也支持这一结论。不过这一概念突破性的结论，在当时未能引起学术界的重视。1939年，天文学家巴布科克对“仙女座大星云”的光谱进行了研究，显示星系外围的区域中星体的绕转速度，远比通过开普勒定律预期的要大，对应于较大的“质光比”。这暗示着该星系中可能存在大量的暗物质。

1940年奥尔特对星系NGC3115外围区域星体运动速度的研究，指出其总质光比可达约250。1959年凯恩和沃特研究了彼此吸引的“仙女座大星云”和银......