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宇宙的大部分似乎都是由我们看不见的物质组成的,那些“发光”的可见物质只占总量的5%。早在1937年,兹威基就发现了一个奇怪的现象:他研究了后发星系团后发现,星系团中所包含的物质总质量是可见物质质量总和的400倍。
到了上世纪70年代,鲁宾(Vera Rubin)发现,在距离星系中心越远的地方,星系的旋转速度曲线并不会降低。而此前人们都认为,星系的大部分质量都集中在核心区域,星系中物体的旋转速度应该随着距离的增加而减慢,就像太阳系中那样,边缘物体的旋转速度比中心天体的慢一些。这个矛盾揭示出,星系中存在缺失的质量,这就是包裹着星系并延伸到星系边缘以外的暗物质晕。但直到今天,我们仍然不知道暗物质究竟是什么。
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100年前,我们只知道一个行星系统——我们居住的太阳系。随着时间推移,一些天文学家认为,某些邻近恒星的轨迹的轻微摇摆暗示着,在它们周围应该也有行星的存在。
但直到20世纪末(更精确的说是9935天以前),天文学家才确认了第一颗太阳系以外的行星。自那之后,科学家通过不同的手段,确认发现了超过3700颗的系外行星。这些系外行星按照6种质量(大小)和3种温度被分类为18个类别。
除了研究这些系外行星的性质之外,科学家希望他们能够在这些不同的世界中找到生命可能存在的蛛丝马迹。
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我们无法“看到”恒星的内部。我们对太阳光球层的视野可以延伸到大约500公里的深度,但相比于太阳大约70万公里的半径,我们仍然有很长的路要走。因此,恒星内部一直是理论天文物理学家才能涉足的领域。
但过去几十年里出现了两个突破。第一个来自对太阳中微子的探测。1930年,泡利(Wolfgang Pauli )首次预言了中微子的存在,但等待了25年的时间才被验证。这是因为中微子几乎不与物质作用,因此非常难以探测到。
在太阳和其他恒星内部的一系列核反应将氢转化为氦,同时产生中微子。每秒钟,有数万亿的中微子在穿过我们的身体,但我们却毫无察觉,这是非常令人震惊的事实。戴维斯(Raymond Davis Jr)是第一个敢于尝试证明太阳中微子存在物理学家,他在霍姆斯特克金矿中建造了一个巨大的中微子探测器。在长达30年的时间里,他成功的捕捉到了2000个太阳中微子,并因此证明了太阳的能量来源于聚变。
第二个突破来自于日震学,这是一门利用太阳表面声波和声震荡来研究太阳内部的物质特性和运动特征的学科,类似于从地球内部地震波的传播行为来推测地球内部结构。
我们会发现,这些重大突破通常可被分为两个类别:一种是完全意想不到的发现,另一种是解决了长期以来的困惑。我们完全有理由相信,未来我们将不断迎来更多重大的突破,因为有那么多的问题等待着被揭开。我们也相信,那些隐藏在宇宙中的惊人秘密,正等待着被发现。