暗物质的发现：从FritzZwicky到VeraRubin

1933年，弗里茨·兹维基正在研究后发星系团中的几个星系这是一个由1000多个星系组成的星团，距离我们大约3.3亿光年Zwicky发现，这个星系团中的星系移动如此之快，以至于没有足够的质量来保持星系团在一起时至今日，宇宙的一些参数仍然难以测量，更何况是在1933年那么茨威基是怎么做到的呢

首先，我们必须用某种标准蜡烛来测量距离标准烛光是一颗具有可预测亮度的恒星，如造父变星或1a型超新星如果我们知道它们的实际亮度，我们就可以把它与视亮度进行比较因为光服从平方反比定律，所以我们可以从实际亮度和表观亮度的比值得到距离

接下来，我们将使用希罗多德图，它可以告诉我们几乎所有关于恒星的信息Zwicky需要的是一个星系的整体亮度，他可以估算出其中恒星的质量

测量速度有点困难这些天体离我们很远，所以我们实际上看不到这些东西在运动为了计算速度，我们需要测量一种叫做多普勒红移的东西当一个物体靠近或远离我们时，它发出的光的频率/波长会发生变化但是我们肉眼看不到颜色的变化我们必须把光转移到光谱上，然后寻找谱线的移动

所以Zwicky得到了质量和速度，然后应用万有引力定律，看看会发生什么但后期星团星系众多，解决多体问题相当困难所以Zwicky用了势力定理，把系统中动能和势能的时间平均值联系起来根据测得的星系速度和星团的有效半径，我们可以计算出需要多少质量结果，测得的质量远远小于理论质量

Zwicky断定那里一定有看不见的暗物质但是，它所指的暗物质与现在考虑的暗物质是不同的Zwicky指的是暗物质，它不发射或反射足够的光，使它们从地球上看不见在这个定义下，很多常见的东西也是暗物质，比如巨大的冷扩散气体云Zwicky认为恒星只占宇宙质量的一小部分，其余大部分都是气体云

1951年，HaroldEwen和Edward Purcell发现了21厘米的氢线，使我们能够找到恒星和星系之间所有的冷氢即使氢是冷的，处于扩散的气体云中，它仍然会发出这种21厘米的光这意味着我们可以衡量他们的质量，但这仍然不足以解释兹维基的质量问题

然后在1962年，我们用太空探测器发现了第一个太阳系外的X射线源地球的大气层吸收了大量来自太空的X射线，所以我们的X射线探测器必须在太空中才能看到它x射线天文学为我们打开了一个观察宇宙的新途径，当时我们看到了新的东西:热氢可惜还是不足以说明质量问题

直到20世纪70年代初，暗物质问题才取得进展，当时薇拉·鲁宾正在使用肯特·福特建造的光谱仪研究星系旋转她绘制了几个星系中氢的分布图，但当她研究这些氢的旋转速度时，她发现了一些奇怪的事情根据她绘制的氢分布图，她预测星系外缘附近恒星的轨道速度会降低可是，观测数据显示了一些不同的东西，外缘速度趋于平坦而不是减小

所以她问了自己一个问题:如果星系的质量比我们能看到的要大呢是的，听起来很熟悉她说的是暗物质，这和弗里茨·兹维基在20世纪30年代提出的论点是一样的，但薇拉·鲁宾是用适量的数据提出的，这让暗物质第一次成为一门科学

所以我们来看看最新的材质构成活动恒星约占宇宙物质的1.5%，行星，卫星，小行星和彗星约占0.005%，散射气体和尘埃云约占14.5%，其中84%缺失这就是我们所说的暗物质

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