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2013 年 2 月 24 日
   
 

太陽系的前世今生 (55):暗物質

影像提供 : X 光 : NASA / CXC / CfA/M.Markevitch 
曲光 : NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe
可見光:NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe
文字提供 : 陳輝樺

說明 :  1930 年代荷蘭科學家 揚•亨德里克•奧爾特Jan Hendrik Oort,1900.4.28.-1992.12.5.)和瑞士天文學家弗里茨•茲威基Fritz Zwicky,1898.2.14.-1974.2.8.) 觀測 螺旋星系 (Spiral Galaxies) 旋轉速度時, 發現星系外側的旋轉速度較牛頓重力預期的快,故推測必有數量龐大的質能拉住星系外側組成,以使其不致因過大的離心力而脫離星系, 最早提出證據並推斷暗物質存在。 1950 年美國女天文學家薇拉•古柏•魯賓 (Vera Cooper Rubin,1928.7.23. ─) 對於螺旋星系的轉速研究,再度提出我們尚難以觀測到的 「暗物質 (dark matter) 」論點,因為它們不與 電磁波 (Electromagnetic Waves) 交互作用。

           上幅看似彈丸的彈丸星系團 (Bullet Cluster1E 0657-56) 圖照述說著位於 船底座 (Carina)內、距離我們約 3,800,000,000 光年 遠處的兩個 星系團 (galaxy cluster) 正進行著 互撞合併過程 (Galaxy Merger)的 合成影像照 。影像源自哈柏太空望遠鏡 (HST)  與 Magellan 的 可見光波段 影像,結合  錢卓拉 X 光天文台 (Chandra X-ray ObservatoryCXO)  在 2004 年 8 月 10 ~ 25 日針對天球座標 赤經 06 時 58 分 37.90 秒、 赤緯 - 55 度 57 分 00.00 秒船底座附近,總計進行約 140 小時 X 光 波段觀測數據。影像顯示 1E 0657-56 星系團中的亮光正可用於瞭解星系受 重力 束縛造成的 重力透鏡效應 ,使得源自於遠方路過的光產生偏折現象,且證實了 暗物質 (dark matter) 在星系中的存在證據。

           天文學家應用 重力透鏡 (gravitational lensing) 方法分析包括暗物質和原有物質 (ordinary matter) 的總物質質量 (total mass)分佈,呈現 HST 影像中藍色表示的曲光影像 (lensing images) 。CXO 影像顯示出原有物質在高熱雲氣 熱輻射 (thermal radiation)下呈現桃紅色表示的  X 光譜。HST 影像裡曲光影像顯現的暗物質和 CXO 觀測到的原有物質間 之位置差異,證實了先前天文學家對於暗物質是否存在的疑惑。 在合成影像顯示在星系團合併中兩星系團間的熱氣體雲氣在對方星系團內的作用分別都受到阻力拉扯而降了下來, 但似乎不影響質量透過重力呈現曲光的表現。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (56):暗物質與暗能量所扮的不同角色
天文史上的今天 : 1812 年 2 月 24 日,法國軍官、工程師、物理學家、數學家 Etienne-Louis Malus (1775.7.23.- 1812.2.24.) 逝世。他主要進行光學的數學工作,研究光學的幾何系統。驗證荷蘭物理學家克里斯蒂安•惠更斯(Christiaan Huygens,1629.4.14.—1695.7.8.)光學理論且將其改寫成分析形式。他於 1809 年發現 反射光 偏振現象 (polarization)和在 1810 年發現晶體中的雙 折射理論。  
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