暗物质能提供引力,为什么它自己不能塌缩成天体或黑洞?

这个问题也是大家经常会问到的问题,暗物质属于物质的一种特别的形式,既然它有质量,可以为星系、星系团,甚至在早期宇宙结构形成中提供巨大的引力作用,那么它们自身为啥不聚集,不结块,不形成天体,甚至是如题所说的黑洞呢?虽然我们现在还不知道暗物质是啥,但这个问题按目前的理论理解其实是可以解释的,也很简单!我们先简单了解下暗物质,以及它的一些性质。

暗物质问题的来源

我们都知道宇宙中的星系似乎正在发生着一件不可思议的事。星系的旋转速度明显已经超速了,也就是说按照星系的旋转速度,我们在星系中所观测到的物质产生的引力不可能把整个星系结合在一起;这个旋转速度足以让星系、星系团分崩离析。

这就是暗物质问题的最初来源,这一现象使得科学家相信宇宙中有我们看不到的东西正在为星系结构提供着引力作用。科学家认为我们目前还没有直接探测到的东西是为星系提供了额外的质量,产生了使星系保持完整的额外引力。这种奇怪和未知的物质被称为“暗物质”,之所以用“暗”只是因为它们不可见或者说不发生电磁相互作用。

当然在往后的深入研究中,我们还发现了更多关于暗物质存在的理由

例如:微波辐射、大爆炸核合成、大尺度结构模拟、重子声振荡等等。

暗物质的性质

与正常物质不同,暗物质不会发生电磁相互作用。这意味着它不会吸收、反射或发射(电磁波)光,这使得暗物质极难被发现。事实上,研究人员只能从暗物质对可见物质的引力效应中推断出暗物质的存在。暗物质似乎比可见物质重6比1,约占宇宙的27%。这是一个发人深省的事实:我们所知道的构成、所有恒星和星系的物质只占宇宙总量的5%!但是什么是暗物质?一个想法是,它可能包含“超对称粒子”,“超对称粒子”目前只是假设的粒子,是标准模型中已知粒子的超对称伙伴。未来大型强子对撞机(LHC)可能会为我们提供更直接的暗物质线索。

许多理论认为暗物质粒子足够轻,足以在大型强子对撞机上产生。如果暗物质可以在大型强子对撞机上产生,它们就会在毫无察觉的情况下通过探测器发生逃逸,但它们逃逸的时候会带走能量和动量,因此物理学家可以从碰撞后“丢失”的能量和动量的数量中推断出它们的存在。

暗物质候选者也被认为已经超出了粒子标准模型,如超对称性和额外维度。如果其中一个理论被证明是正确的,那么它可以帮助科学家更好地理解我们宇宙的组成,尤其是星系在最初是如何结合在一起的。以上说了这么多我们只需要记住一句话「暗物质,只参与引力作用!」

为什么暗物质不会结块、聚集形成结构

虽然我们不知道暗物质为何物,也没直接探测到。但我们清楚暗物质以何种方式存在于星系中,我们经常会听说这么一个词语「暗物质晕」!从字面意思就能知道暗物质存在的方式十分蓬松、弥散。比一个星系的规模要大数十倍。

在现实生活中,引力确实把我们控制在地球上,但还有一种更加强大的里,就是电磁力。平时我们对引力很熟悉,因为能感觉到,但往往我们容易忽略电磁力,如果没有电磁力,原子也不会形成,原子和原子也不会在分子间力的作用下形成分子结构,还有我们生活中发生的物质相互之间的膨胀,动能的交换,也是因为电磁力在起作用。

举个简单的例子,你桌面上的一切物质都受引力作用,但它们并不是一个整体物质,而是独立的实物,所以引力只负责让物体互相靠近,而电磁力才是真正让物质结合在一起的自然力。

说了这么多,你现在应该知道暗物质为啥那么蓬松了,这跟暗物质多少没有直接的关系。如果它们只发生引力互动,确实可以保持在一起,但它们之间不会结合,也没有传统意义上的膨胀,能量交换。谁跟谁也没有关系。这就是暗物质不形成天体的原因。