新视野号在64亿公里外的太空（新视野号在64亿公里外的太空）

你能想象64亿公里外的太空是什么模样吗？新视野号或许可以向你展示，它在远赴柯伊伯带探索的过程中，不仅拍下了冥王星的珍贵“大头照”，还拍下了许多宇宙深空的照片。

新视野号拍摄到的冥王星真实照片

其中一些照片向人们展示了64亿公里外的太空，照片中出现了远超人类想象的景象。

那么，新视野号传回来的照片到底有什么特别之处？这些照片或将改写宇宙论的说法是真的吗？

茫茫宇宙中的新视野号

首先咱们先来简单聊聊“宇宙奇景”的发现者新视野号，它是美国宇航局在2006年时发射的探测器，主要任务就是造访柯伊伯带当中的天体。

其中重点的探测对象有冥王星、天涯海角等，这些距离我们十分遥远的天体，一直令人好奇。

新视野号拍摄到的“天涯海角”

由于地球和其目标位置之间的距离相当遥远，所以在顺利升空之后，新视野号花费了漫长的时间飞行，50亿公里的距离足足飞了10年之久。最终抵达冥王星时，已经是2015年了。

在和冥王星近距离接触之后，它拍摄了不少照片，并且还使用PEPSII高能粒子分光仪测量和检测了冥王星大气的基本情况，带人们认识到了真正的冥王星到底是何模样。

冥王星不同角度的照片

除了这些令人惊喜地发现以外，新视野号还传回了在64亿公里外拍摄的宇宙照片。在科学家的认知当中，这里应该是相当黑暗的，因为这一位置距离太阳实在是太远了，能够接收到的光非常有限。

可是照片当中却出现了远超人类想象的景象，原来，这里非但不黑暗反而特别的亮，其亮度与科学家预测的差了两倍左右。

有着明亮星体的宇宙

这不禁就让大家十分的困惑，在经过研究之后，科学家给出了这样一种猜测，那就是这里的“异常亮度”与太阳没什么关系，应该是暗物质在作祟。

他们认为，暗物质可以吸收一些光线，并且在吸收到一定限值的时候就开始发光，所以新视野号在64亿公里外拍摄到的“光亮之景”可能是暗物质造成的，而如果能够通过这些找到更多关于暗物质存在的证据，或许就将改写宇宙论了。

暗物质的概念图

毕竟，如今的宇宙论并不完善，其中还存在诸多问题，尤其是宇宙中的大尺度结构到底被什么固定的，这些问题都需要有一个答案，而这个答案也许就与“暗物质”息息相关。

那么，到底什么是暗物质？它对宇宙有何作用呢？

宇宙大尺度结构示意图

大家都知道，咱们所处的世界是由物质构成的，这些物质组成了世间万物，不论是你吃的食物，还是住的屋子，它们本质上都是“物质”。

那么，宇宙就是由我们看见的这些物质构成的吗？

科学家早在一百多年前就在思考这个问题，并且在探索的过程中发现，宇宙当中的物质占比和计算所得的差距非常大。

我们浩瀚无边的美丽宇宙

爱因斯坦就通过计算发现，宇宙大爆炸之后物质的平均密度至少是5×10^-30克/立方厘米，可是如今人类观测到的宇宙平均密度根本达不到这个数值，甚至说二者之间差了将近100倍。

在这种情况下，爱因斯坦和荷兰的天体物理学家威廉·德西特就在共同研究之后推断宇宙中存在着人类看不到的物质，它才是宇宙的主要组成部分。后来，随着类似的发现越来越多，人们就给这种看不见的物质取名为“暗物质”。

资料显示，2001年，美国发射了威尔金森各向异性探测卫星（WMAP），对微波背景辐射进行更精确的测定，测得宇宙的年龄为137.5亿岁，并显示宇宙由23％的暗物质，73％的暗能量和4％的普通物质组成。

宇宙的物质组成示意图

值得一提的是，虽然科学家认为宇宙中存在大量的暗物质和暗能量，但是它们本质上到底是什么依旧是个谜，因为“观测”都显得很困难，就更别提搞清楚其内部结构了。

此外，通过威尔金森卫星的探测数据不难看出，宇宙中除了暗物质以外，还有大量的暗能量。科学家认为暗能量是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，它充斥在宇宙空间当中，具有负压强。

暗能量的概念图

因此，如果新视野号在64亿公里外看到的“明亮”太空能够证明暗物质存在于宇宙当中，那现有的宇宙论肯定是会被改写的，它的存在将颠覆人们传统的宇宙观。

那么，除了这一特别的发现以外，还有哪些证据能证明暗物质存在呢？

宇宙中真的有暗物质吗?

暗物质存在的证据

第一个就是星系的旋转曲线，它是星系中的星体或者气体绕星系作圆周运动的速度与其到星系盘中心的距离之间的函数曲线。一般来说，科学家可以通过星系旋转曲线的测量，来预测星系的质量。

科学家曾用这种方法对M33星系进行了测量，结果发现除了恒星和气体部分以外，还存在着大量的不可见物质，他们认为这些就是暗物质。

距地球300万光年的M33三角座星系

第二个证据是引力透镜，爱因斯坦在广义相对论当中预言了引力透镜效应，即大质量恒星或者星系附近，空间会发生弯曲，连带着路过附近的光线一起弯曲。

在这种情况下，科学家能够通过引力透镜效应来研究暗物质的分布和暗物质晕的结构。因为相较于重子物质，暗物质和普通物质的相互作用比较弱。

天体周围的引力场示意图

第三个证据是宇宙大尺度结构模拟，比如宇宙中的巨墙-纤维状结构和空洞状结构，它们跨越的范围都是很大的。

而科学家认为，这些大组织结构能够牢牢地“粘合”在一起，除了有“引力源头”的作用以外，一定存在着“骨架”，这个骨架正是由暗物质和暗能量构成的。

哪怕是以银河系来说，它能够维持这样的结构一直做着自转运动却不“散架”，也说明它是受到某种东西固定的。

银河系的自转速度为每秒250千米

除了以上咱们所说的这些证据之外，还有微波背景辐射、大爆炸核合成理论等等，这些研究都可以证实宇宙中可能有大量的暗物质存在。

不过，要想彻底搞清楚暗物质和暗能量，人类还得继续努力，因为我们现在能意识到它们存在，却依旧难以捕捉到它们的身影。为此，人们也称其为“宇宙中的幽灵”。

那么，人类现在都在使用什么方法在探测暗物质呢？

暗物质的构想图

探测暗物质的方法

为了能够找到这些潜伏在宇宙当中的幽灵，科学家想了许多方法，也进行了许多的尝试。

比如说在地下千米深的位置挖出实验室，尽量杜绝宇宙中的“信号干扰”。在这种地下实验室当中，科学家是有机会探测到暗物质信号的。

资料显示，2010年，我国首个极深地下实验室——中国锦屏地下实验室CJPL建成并投入使用。该实验室位于四川省西部崇山峻岭之中一条17km长的隧道中，岩石厚度达到2400m，是目前世界上深度最深、宇宙线通量最低的地下实验室。

中国锦屏地下实验室（一期）

此外人们还会利用专用的卫星进行探测，因为暗物质和普通物质的相互作用虽然很弱，但是依旧会发生碰撞湮灭的情况，产生电子、质子等物质，所以科学家希望能通过暗物质粒子探测卫星来找到它们的痕迹。

需要注意的是，虽然这些年人们对暗物质的探索取得了一定的成果，但是从本质上来说，依旧只是简单地勾勒出它的轮廓，对于其内在，人类依旧知之甚少。

宇宙与暗物质仍有太多谜题等着人类破解

只有等到暗物质研究取得更多进展的时候，才会带给我们更多颇具“颠覆性”的东西。

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