暗物质是不是存在 或者引力理论是错误的吗

当我们审视那些发光的星体在太空中所处的位置，如恒星、星系、星系团以及星系群和它们之间的热气体，它讲述了几个不同的故事。一个是正常物质（基于原子核和电子）如何结合在一起，发射、吸收或以其他方式与光相互作用的故事：这是我们看待宇宙不可或缺的一部分。但另一个故事是引利。

如果测量大型星系团（如上图彗星星系团）中星系的单个速度，则可以推断必须存在多少质量才能防止星团分离。这个数字不仅比存在的恒星数量大50倍，而且大约是所有恒星、行星、气体、尘埃、等离子体和所有其他形式的正常物质加起来的六倍。这儿有两个简单的选择，来解释这一谜题：要么有一个新的、看不见的质量形式存在，如暗物质；或最大尺度上的引力定律偏离爱因斯坦的广义相对论的预测，此时出现了某种新兴形式的引力修正形式的引力。

原则上，同样的两种解释可以解释这种差异。如果宇宙中充满了暗物质，这是一种只与引力相互作用的物质，但光和正常物质都看不见，那么此时，额外的质量就会落入围绕每个星系的巨大、弥漫的光晕中。相反，宇宙遵循不同于广义相对论的引力定律，修正的引力定律应该以同样的方式影响星系——基于低于一定尺度的加速度——不管星系的大小如何。

如果引力定律真的背离了爱因斯坦的相对论，那么它们应该在我们的宇宙历史中始终以一致的方式表现出这种偏离。今天的星系应该遵循三、五或百亿年前的星系相同的基本规律。另一方面，一个包含暗物质的宇宙应该表现出两种不同的进化效应：

恒星形成的强大爆发应该给正常的（但不是黑暗的）物质提供大量能量，特别是在更小、更低质量的星系中，去除一些正常物质（但保持所有黑暗物质）。

较年轻的星系应该有更少的暗物质落入其中，如果它们的早期旋转被我们观察到，那么暗物质的密度应该更低。这些发现表明，我们可以通过一系列方法来改变这些物质的形成，从而影响它们的质量。

（编辑：银川站长网）

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