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暗物质为何不会因吸引而聚合到一起?

撰文/黄晓渊  发表于 2018年05月28日

实际上暗物质确实会因为引力的作用而聚合形成结构。在宇宙的早期,在原初扰动的作用下,暗物质会在某些地方因为引力而聚合;在这些引力系统中,由于能量守恒,在聚合过程中部分引力能会转化为动能,最终会形成稳定的引力束缚态结构,也就是暗物质晕。

在这些暗物质晕中,重子物质会由于辐射冷却而进一步收缩形成恒星,但是暗物质因为不会辐射,无法降低能量而进一步收缩。因此,我们所熟悉的如星系和星系团这样的结构其实都是包裹在暗物质晕中的。由于暗物质晕中具有较高的暗物质密度,所以在暗物质间接探测时通常会选择银河系中心与星系团等处作为观测目标。

暗物质在引力的作用下聚合的过程对于形成宇宙中的结构是至关重要的。如果宇宙中只存在重子物质而没有暗物质并且其他条件不变的话,很难在引力扰动下形成我们现在所观测到的宇宙中的结构。

暗物质运动较慢,也就是“冷”,是指在因为引力扰动而发生聚合时暗物质粒子的动能很小,可以忽略;但是在形成暗物质晕后,由于聚合过程中引力能与动能之间的转换,暗物质也会具有一定的运动速度。

 

(本文发表于《科学世界》2013年第8期)


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