主要区别-暗物质和暗能量

理解暗物质和暗能量是科学中的关键奥秘之一。暗物质和暗能量的存在得到了许多不同的观测结果的支持。然而，我们仍然不知道暗物质和暗能量是如何产生的，或者它们是由什么组成的。暗物质和暗能量的主要区别在于，暗物质通过引力相互作用，试图将物质**在一起，而暗能量则加速宇宙膨胀，从而将物质推开。

什么是暗物质(dark matter)？

20世纪30年代初，瑞士天文学家弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）正在研究星系团中星系的运动。他可以用两种方法计算星系的质量。首先，通过观察星系的运动，他可以推断出星系间的引力，并确定应该有多少质量。其次，他可以测量星系的亮度并推断出应该存在多少物质。他的结果显示了一个差异：当他用运动来计算质量时，他得到的值比用光来测量质量时大得多。为了解释这一点，茨威基认为，一定有其他一些看不见的“暗”物质不能被光所解释。

在接下来的四十年里，没有多少关于这个谜的严肃研究。上世纪70年代，维拉·鲁宾（Vera Rubin）正在研究恒星围绕星系中心运动的速度，她注意到离星系中心更远的恒星以比它们应有的速度运动。她也得出结论，银河系中一定有某种看不见的物质可以解释这种行为。下图总结了她的发现：

A galaxy rotation curve–图表显示了恒星在星系中的移动速度，它是恒星与星系中心距离的函数。实线表示观察结果，虚线表示仅考虑可见质量（即普通物质）时预期的结果。

暗物质存在的另一个令人信服的理由来自引力透镜效应。根据相对论，当光经过大质量物体时，光的路径会弯曲。因此，遥远的星系可能会出现扭曲。

Gravitational lensing distorts the images of distant galaxies

子弹星团由两个星系在碰撞后彼此擦身而过组成。子弹群的图像如下所示。通过观察气体发出的x射线，我们可以确定这个星系中普通物质的位置。图片上的粉红**域显示了普通物质的集中位置。然而，通过研究子弹团产生的引力透镜效应，发现大部分质量集中在蓝**域。

The Bullet Cluster: The regi*** in pink show where the ordinary (visible) matter is most concentrated. The blue regi*** show where most mass should be present from measurements of gravitational lensing.

这是暗物质存在的强烈迹象。当星系相撞时，暗物质粒子应该能够相对快速地相互移动，因为它们只能通过引力进行强烈的相互作用。普通物质之间的相互作用要大得多（例如电磁力）。因此，普通物质相互超越的时间要长得多。这就解释了为什么粉**域朝向星团的中心。

什么是暗能量(dark energy)？

离我们越来越远的恒星发出的光会红移。i、 当我们看光的时候，它看起来比它应该的更红。在20世纪20年代末，埃德温·哈勃意识到距离更远的恒星总是有红移，这表明宇宙正在膨胀。在20世纪90年代末，使用Ia型超新星对距离更远的恒星的距离和速度进行的测量显示，宇宙实际上正在以加速的速度膨胀。这种类型的加速不可能起源于普通物质或暗物质，因为它们通过引力相互作用，事实上，应该对宇宙的膨胀起作用。因此，暗能量被认为是加速膨胀的原因。

暗能量的另一个证据来自宇宙微波背景（CMB）辐射中的小波动。这些波动表明宇宙接近于“平面”。宇宙中普通物质的质量能量密度远不足以使它变平。即使我们包括暗物质，密度仍然不够。如果我们把剩余的质量能量从暗能量中取出来，这是可以调和的。根据威尔金森微波各向**探测器（WMAP）进行的宇宙微波背景测量，目前对宇宙质量能量组成的估计如下：

The mass-energy content of the universe, compiled from WMAP data (NASA)

应该提到的是，一些科学家不接受暗物质和暗能量的存在。相反，他们支持另一种理论来描述我们归因于暗物质和暗能量的效应。这些理论经常对相对论进行修正，以便作出解释。然而，对这种替代解释的支持正在减少。

暗物质(dark matter)和暗能量(dark energy)的区别

对物质的影响

暗物质可以通过引力相互作用，所以它有助于将物质**在一起。

暗能量使宇宙加速膨胀，导致物质分离。

存在

暗物质被认为分布不均匀。

暗能量被认为均匀地分布在整个宇宙中。

Image Courtesy

“Expected (A) and observed (B) star velocities as a function of distance from the galactic center. Created as a replacement for File:newtonianfig2.pngat English Wikipedia.” by PhilHibbs (Own work in Inkscape 0.42) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Comm***

“什么东西又大又蓝，可以环绕整个星系？引力透镜海市蜃楼……”作者：Lensshoeïu hubble.jpg:ESA/hubble&amp；NASA（Lensshoe\u hubble.jpg）[公共领域]，通过Wikimedia Comm***

“显示1E0657-56星系团的合成图像，更广为人知的是子弹星团……”由NASA/CXC/M提供。Weiss（钱德拉X射线天文台：1E 0657-56）[公共领域]，通过Wikimedia Comm***

“今日”由NASA/WMAP科学团队（赞助商：美国国家航空航天局）[无版权]，通过NASA航空航天局