宇宙的未来

宇宙的未来会是怎样的？宇宙还会爆炸吗？宇宙的暗物质的能量到底有多大？它对宇宙的爆炸能起到什么作用？星际间会相互吞并吗？宇宙会毁灭吗？这一切虽然人类无法掌控，但却与人类的未来息息相关，让我们一起来关注一下吧！

宇宙第五种力的研究

具有深远意义的实验

早在17世纪，伟大的意大利物理学家伽利略，曾在比萨斜塔上做过一次具有深远意义的实验：让两个重量不等的铁球从同一高度自由下落，结果两个铁球同时着地。

伽利略得出结论说，任何物体，不管是一个铁球还是一根羽毛，如果在真空中自由下落，其加速度必然是一样的，因而必定同时落地。这一观点，直接推动了伟大物理学家牛顿总结出关于力的运动的三大定律。而爱因斯坦的相对论，也是在这一基础上提出来的。可是，300多年来这一颠扑不破的真理，近来却受到了严重的挑战。一个以美国物理学家费希巴赫为首的科研小组，经实验发现，不同质量的物体在真空中实际上并不具相同的加速度。

费希巴赫推测，其原因很可能是在物体下落时除了受引力的作用外，还受到一种尚不为人所认识的作用。多数科学家公认，宇宙中存在着4种力：第一种是引力，它是一个物体或一个粒子对于另一个物体或一个粒子的吸引力，是四种力中最弱的一种；第二种力叫做电磁力，由于它的作用，形成了不同的原子结构和光的运动；第三种是强相互作用力，它把原子核内各个粒子紧紧地吸引在一起；第四种是弱相互作用力，它使物体产生某种辐射。

又发现了一种力

按费希巴赫的看法，现在新发现的这种力，应该是宇宙中的第五种力，它是一种排斥力，只能在几米到几千米的有限距离内对物体起作用。这可能是以一种“超电荷”形式出现的。从实验中可以推断出，“超电荷”抵消了一部分引力的作用，从而减缓了下落物体的加速度。减速的值取决于质子和中子的比，而且和原子的总质量、中子总数加上结合能值成反比。

由于结合能的大小随原子而异，它所产生的这第五种力也就随结合能大小而异。由此得出的结论是：两个体积不同的物体，如一个体积较小的铁块和一个体积较大的木块，即使它们的重量完全一样，也将因为它们结合能的不同而以稍稍不同的速度下落。铁原子的结合能要比木原子的结合能大，所以铁块下落的速度要比木块的稍慢。

第五种力是否存在

费希巴赫小组的新发现，在科学界引起了极大的兴趣。同时，围绕是否存在着第五种力，也展开了激烈的争论。

许多科学家在进行各种有关引力的实验时，也同样遇到了无法单纯以引力解释的现象，因此，一些科学家提出了一些支持费希巴赫的证据。但是，也有为数不少的科学家坚持声称他们自己的实验表明，还找不到存在新的力的证据。

面对双方都持有证据，又难以说服对方的情况下，费希巴赫也承认，要做出定论还需要进行一系列的实验。已经有不少科学家正在摩拳擦掌，准备投入这场争论。

科学家的争论

美国舆论界认为，可能很快将掀起一个以现代先进技术重新证明伽利略论断和牛顿定律的高潮。美国科罗拉多州的实验物理联合研究所计划重做伽利略的落体实验，并采用激光来监测物体下落的速度。他们准备把下落物体放在一个盒子的真空轴内，以免在实验时受到气流的干扰，盒子下面装一面反射镜，可将光线沿射来的方向反射回去。盒子中还另有装置，以确保在下落时，盒子及所装的各种物体保持相对稳定。物体下落时，一束激光被分割为二，有一半射向盒子，被反射回来，与另一半会合，产生出各种投影，从而可以更加准确地描绘出一个下落物体在速度增加时所受到的各种干扰情况。美国华盛顿大学的物理学家则计划把诺特费思实验移到靠近一个巨大的悬崖峭壁的地方进行，以观察一个庞大物体的质量对原子核中具有不同结合能的物体究竟有多大影响。纽曼教授也准备重复他的扭秤试验，但将试验的铜块改成由两种不同材料各居一半的一个混合物，从而判断不同材料的物体下落时是否会有不同的速度。

科学家的推断

上述实验设想，可以证明宇宙中确实存在着一种新的力吗？许多科学家并不感到乐观。美国普林顿大学的一位科学家指出，证明伽利略论断的实验“在原则上是最简单的，但是在实践中是最复杂的。”因为人们在实验中很难照顾到全部复杂的因素，以及排除各种外部干扰。

科学家们对第五种力可能带来的影响的估计也不一致。多数人认为这将是物理学上的一次“革命”，要动摇爱因斯坦相对论的理论基础，而且可能对今后物理学发展的方向，以及新兴的航天学都会产生重大的影响。但也有人认为，这第五种力充其量是一种极其微弱、只能在局部范围起作用的现象，它不见得能动摇爱因斯坦的相对论。

我还想知道

“宇宙”是古人对时间和空间认识，随着科学探索不断深入，人们对宇宙的概念也在不断更新。比如“宇宙爆炸形成说”。

宇宙的未来

宇宙的热寂状态

宇宙学家认为，宇宙的未来存在有两种图景：如果宇宙能量密度超过临界密度，宇宙会在膨胀到最大体积之后坍缩。在坍缩过程中，宇宙的密度和温度都会再次升高，最后终结于同爆炸开始相似的状态即大挤压状态；相反，如果宇宙能量密度等于或者小于临界密度，膨胀会逐渐减速，但永远不会停止。

恒星的形成会因各个星系中的星际气体都被逐渐消耗而最终停止，恒星演化最终导致只剩下白矮星、中子星和黑洞。这些致密星体彼此的碰撞，会导致质量聚集而陆续产生更大的黑洞，但这个过程会相当缓慢。此后，宇宙的平均温度会渐进地趋于绝对零度，从而达到所谓大冻结。

另外，倘若质子真像标准模型预言的那样是不稳定的，重子物质最终也会全部消失，宇宙中只留下辐射和黑洞，而最终黑洞也会因霍金辐射而全部蒸发。宇宙的熵会增加到极点，以至于再也不会有自组织的能量形式产生，最终宇宙达到热寂状态。

宇宙的大撕裂

现代观测发现，宇宙加速膨胀之后，人们意识到现今可观测的宇宙越来越多的部分将膨胀到我们的事件视界以外而同我们失去联系，这一效应的最终结果还不清楚。

实验表明，暗能量以宇宙学常数的形式存在，这个理论认为，只有诸如星系等引力束缚系统的物质会聚集，并随着宇宙的膨胀和冷却，它们也会到达热寂。对暗能量的其他解释，例如幻影能量理论则认为，最终星系群、恒星、行星、原子、原子核以及所有物质，都会在一直持续下去的膨胀中被撕开，即所谓大撕裂。

大撕裂的后果

有一些宇宙学家认为，暗能量密度可能会随空间增大而增大，暗能量被大部分人认为是恒定不变的，后来有人假设暗能量可能会变化。他们把这种暗能量称为幻能。

在这种情况下，我们将会看到宇宙的一种极为惨烈的结局——大撕裂。在这种情景中，宇宙将越来越受到暗能量的控制，并且膨胀的加速度将会越来越大。当出现这样的情景时，与大凄凉类似，任何留在地球上的观测者看到的星系将越来越少。

随后，幻能将把被万有引力束缚在一起的天体剥离开来，宇宙中任何靠万有引力支撑的东西都将发生分裂，所有物质都将被撕碎。

由于幻能不断增加，在宇宙终结前大约一年，它将把我们的地球扯离开太阳系。在宇宙终结之前一小时，幻能将撕碎地球。这就是大撕裂。

据有关宇宙学家说，“大撕裂将来即使真的发生，也不会早于550亿年”。有的计算表明：大撕裂如果可能发生，它将发生在900亿年以后。

关于大撕裂的争论

大撕裂究竟会不会发生，以及什么时候发生，在宇宙学家中间还存在着激烈的争论。因为“假象能量”暗能量现在还未充分地被证明存在.现在他们正在对暗能量做深入的理论研究和观察测量，以确定它的密度究竟是在减小，还是保持不变，或者在不断增大。还或许像某些专家认为的那样，暗能量是可形式转换的。

2003年5月，美国新罕布什尔达特茅斯大学的物理学家罗伯特·卡德威尔提出了这种宇宙“壮烈”死亡的观点。卡德威尔说，直至不久前，我们还认为宇宙可能有两种结局：向内收缩挤压崩溃，或者无限地膨胀，密度无限地稀释。现在我们认为可能还存在第三种可能，即“大撕裂”。宇宙将在数百数千亿年后毁于更为可怕的“大撕裂”。

卡德维尔认为，到那时，由宇宙暗能量质变生成的“幻能”，将撕裂宇宙中的一切物质，哪怕是一颗微小的原子核。

我还想知道

专家认为，在最极端的情况下，550亿年以后，可能发生宇宙大撕裂，到时甚至连原子核也可能被撕开。银河系的破坏先于这种毁灭的600万年，而原子在大撕裂前10秒至19秒钟内被撕成碎片。

宇宙还会爆炸吗

关于宇宙常量

美国普林斯顿大学的波尔.施泰恩加德和英国剑桥大学的尼尔·图尔克，这两名理论物理学家在2011年共同提出了一个理论，即宇宙大爆炸发生了不止一次，宇宙一直经历着“生死轮回”的过程，而人们所认为的140亿年前的宇宙大爆炸，并非宇宙诞生的绝对起点，那只是宇宙的一次新生。

两位科学家是在对宇宙常量的大小计算中发现这个理论的。

科学界一直都试图解释的一个问题是，为什么自然界中的那么多常量的值都是那么正好，刚好让生命存在。

所谓宇宙常量，是对真空中的能量的数学表述，并用希腊字母的第十一个字母“拉姆达”表示，这种能量也被认为是神秘的“暗能量”，而这种神秘能量正在使宇宙不断加速膨胀。

宇宙常量该有多大，是宇宙大爆炸发生次数的关键。

如果“拉姆达”太大，那么宇宙就会在大爆炸后立刻迅速膨胀并撑破，就像吹爆的气球，那么生命就不可能在百亿年后存在了。

一位宇宙专家曾经说，“拉姆达”的值是物理学中最神秘的事物之一。它让人们非常的迷惑。

科学家的研究

科学界甚至出现了“人择原理”，即宇宙常量恰当地选择了人类生存，而人类也恰好选择了在这样一个常量条件下出现，现在人类又回头研究着为什么宇宙常量大小会刚好让人类生存。

为了找到“人择原理”之外合理的解释，波尔.施泰恩加德和尼尔.图尔克利用宇宙大爆炸模型计算宇宙常量，但得到的结果要比实际观测到的宇宙常量大得多，是实际值的10的100次方倍，也就是根本不适合现在宇宙中的生命生存。

宇宙常量的大小，说到底还关系到人类的生存。因此波尔教授和尼尔教授认为，在宇宙大爆炸后的宇宙常量，也就是“暗能量”，都会随着时间的推移而减弱。

但是，经过进一步的计算后，他们发现140亿年根本不够将爆炸后的值减弱的现在这个值。

剑桥大学的尼尔教授说：“人们认为时间开始于那次大爆炸，但从没有一个合理的解释。而我们的推论看起来就非常的激进：在宇宙大爆炸之前是存在时间的。”

多次爆炸的理论

大爆炸不止一次发生，宇宙年龄超乎科学家想象，两位科学家的理论颠覆了人们的“常识”，在人们常常猜想时间将止于何时的时候，他们又告诉了人们时间没有起点。

既然“拉姆达”的值在近140亿年中减弱到现在这个适合生命存在的值，那么，两位科学家就想到了宇宙大爆炸也许发生了不止一次，这样的结果，导致每一次的大爆炸都让宇宙常量有所减弱。在产生了现在我们生活的这个宇宙之前，很可能是在万亿年中宇宙大爆炸发生了很多次。

尼尔教授说：“我想，宇宙的年龄可能远远大于万亿年。时间没有开始，根据理论，宇宙的年龄是无限大的，而宇宙范围也是无限大的。”

宇宙进化轮回论

在2002年，这两位科学家就提出了宇宙进化经历着“生死轮回”这个观点。

宇宙就是在一次次大爆炸后重生，在每一次“轮回”中，宇宙都在膨胀中消耗原有物质，在宇宙常量减弱时也会产生一些新粒子，直至另一次大爆炸到来，然后新粒子又形成了新物质、天体乃至生命。

如果这两位科学家的假设是正确的，那么下一次的大爆炸将在什么时候到来？

尼尔教授说：“不论计算多么准确，人们都无法预料下一次大爆炸的时间，但可以说的是，下一次的大爆炸不会在之后的100亿年内发生。”

我还想知道

一般认为，宇宙产生于150亿年前一次大爆炸中。大爆炸后20亿至30亿年，类星体逐渐形成。大爆炸后100亿年，太阳诞生。38亿年前地球上的生命开始逐渐演化。

宇宙里的生命研究

生命是从哪里来呢

早在19世纪末，人们通过一系列实验，证明在正常条件下生命不可能从无生命物质转化而来。既然证明生命自然发生说是无稽之谈，就有人把视线转向了宇宙空间。

1907年，瑞典著名的化学家阿列纽斯主张，宇宙中一直就有生命。“生命穿过宇宙空间游动，不断在新的行星上定居下来。生命是以孢子的形式游动的，孢子由于无规则运动而逸出一个行星大气，然后靠太阳光的压力被推向宇宙空间里。”其他科学家也证明了这种压力的存在。因为在宇宙中类似太阳这样的恒星多得很，故类似太阳的恒星光是处处存在的。如此说来，产生生命推动孢子运动的光压力，在宇宙中客观是存在的，且很普遍。

孢子是生命的种子

阿列纽斯认为：孢子在星际空间里被光辐射推着往前走，直至它掉到或落到某个行星上，在那里它就能发展成活跃的生命。如果那个行星上已有生命，它就和他们竞争；如果还没有生命，但是条件具备，它就在那里定居下来，使这个行星有了生命。

阿列纽斯还认为，孢子有着厚厚的外衣保护，所以有很强的生命力，足以忍受住遥远的、寒冷的、没有水分和营养的星际旅途的各种艰难，而不丧失其复苏的能力。一旦由于纯粹偶然的原因，这些宇宙间的“流浪汉”来到了一个适宜生长的环境，便开始了征服这个星球的过程。阿列纽斯的理论一度得到许多学者的支持。但是，由于他主张生命在宇宙中是永恒的，一直就有的，这就抹杀了生命有过起源的问题，把生命起源的探索推向不可追溯、不可认识的唯心领域，甚至为神创论者所利用。

生命起源的研究

科学的发展往往是曲折迂回的。多年来，一系列发现又重新唤起了人们对生命天外来源说的热情。

首先是人们注意到，地球上的生命尽管种类庞杂，但它们却具有相似的细胞结构，都由同样的核糖核酸组成遗传物质，由蛋白质构成活体。这就使人们不能不问，如果生命果真是在地球上由无机物进化而来，为什么不会产生多种的生命模式？

其次，还有人注意到，稀有金属钼在地球生命的生理活动中，具有非常重要的作用。然而钼在地壳上的含量却很低，仅为0．0002％。这也使人不禁要问，为什么一个如此稀少的元素会对生命具有如此重要的意义？地球上的生命会不会本是起源于富含钼元素的其他天体里？第三，人们还不断地从天外坠落的陨石中发现有起源于星际空间的有机物，其中包括构成地球生命的全部基本要素。与此同时，人们也发现在宇宙的许多地方存在着有机分子云。这使许多人深信，生命绝不仅仅为地球所独有。

生命起源的论证

近代对生命天外起源说的最重要支持，来自两个实验。

早在19世纪末，人们注意到，来自宇宙的星光在到达地球的途中，因被星际物质吸收，造成星光减弱。近代利用人造卫星研究，把来自宇宙的星光展成光谱，发现在红外区域和紫外区域均有吸收带。人们认为，吸收带是石墨构成的宇宙尘，也有人认为是硅酸盐尘，还有的认为是带有苯核的有机物，但实际模拟的结果却将其一一否定。不久前，英国加迪夫大学教授霍伊尔重新进行研究，他的假定，宇宙中充满了微生物，正是微生物造成了星际消光。

根据这一设想，他用大肠杆菌进行模拟试验，结果在紫外区域0．22微米的波长范围里，找到了与星光相吻合的吸收带。

另一个实验，是对生命在宇宙空间存活能力的研究。

1985年，彼得.威伯做了一项实验。他把枯草杆菌置于模拟的宇宙环境中进行紫外照射。结果发现枯草杆菌具有极强的耐受能力，有10％可存活几百年的时间。他指出：这种“云”足以在显著短于枯草杆菌平均存活时间的范围内，从这个星球移向另一星球，从而把生命的种子撒向四方。

由于多方的论证，生命起源于天外的学说已经取得了人们的重视。当然，无论生命来自哪里都与上帝毫不相干，只不过是一种自然现象。这也有助于人们在寻找无机物生成有机物的条件时，不再只从地球上寻找，而是关注宇宙的环境和条件。

我还想知道

孢子：是生物所产生的一种有繁殖或休眠作用的细胞，能直接发育成新个体。孢子一般微小，单细胞。有性别差异时，两性孢子有同形和异形之分。前者大小相同，后者在大小上有区别。

什么是宇宙暗物质

暗物质的提出

暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题，它代表了宇宙中90%以上的物质含量，而我们可以看到的物质不到宇宙总物质量的10%。1957年，诺贝尔奖的获得者李政道更是认为其占了宇宙质量的99%。暗物质无法直接观测得到，但它却能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设，但直至目前还没有得到充分的证明。

几十年前，暗物质刚被提出来时仅仅是理论的产物，但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。

暗物质的本质现在还是个谜，但是如果假设它是一种相互作用亚原子粒子的话，那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过，最近对星系以及亚星系结构的分析显示，这一假设和观测结果之间存在着差异，这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究，可以区分这些潜在的暗物质模型，为暗物质本性的研究带来新的曙光。

暗物质存在的证据

大约65年前，人们第一次发现了暗物质存在的证据。当时，弗里兹·扎维奇发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星系。

之后几十年的观测分析证实了这一点。尽管对暗物质的性质仍然一无所知，但是到了20世纪80年代，占宇宙能量密度大约20%的暗物质已被广为接受了。在引入宇宙膨胀理论之后，许多宇宙学家相信我们的宇宙是平直的，而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的。

与此同时，宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙，其中能量密度都以物质的形式出现，包括4%的普通物质和96%的暗物质。但事实上，观测从来就没有与此相符合过。虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差，但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值，而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐。

暗能量的作用

当意识到没有足够的物质能来解释宇宙的结构及其特性时，暗能量出现了。

暗能量和暗物质的唯一共同点是它们既不发光也不吸收光。从微观上讲，它们的组成是完全不同的。

更重要的是，像普通的物质一样，暗物质是引力自吸引的，而且与普通物质成团并形成星系。而暗能量是引力自相斥的，并且在宇宙中几乎均匀地分布。

所以，在统计星系的能量时会遗漏暗能量。因此，暗能量可以解释观测到的物质密度和由暴涨理论预言的临界密度之间70%～80%的差异。

之后，两个独立的天文学家小组通过对超新星的观测发现，宇宙正在加速膨胀。由此，暗能量占主导的宇宙模型成为了一个和谐的宇宙模型。最近威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测器的观测，也独立地证实了暗能量的存在，并且使它成为了标准模型的一部分。

暗能量同时也改变了我们对暗物质在宇宙中所起作用的认识。按照爱因斯坦的广义相对论，在一个仅含有物质的宇宙中，物质密度决定了宇宙的几何，以及宇宙的过去和未来。加上暗能量的话，情况就完全不同了。

首先，总能量密度决定着宇宙的几何特性。其次，宇宙已经从物质占主导的时期过渡到了暗能量占主导的时期。大约在“大爆炸”之后的几十亿年中，暗物质占了总能量密度的主导地位，但是这已成为了过去。现在我们宇宙的未来将由暗能量的特性所决定，它目前正使宇宙加速膨胀，而且除非暗能量会随时间衰减或者改变状态，否则这种加速膨胀态势将持续下去。

促成宇宙结构的形成

不过，我们忽略了极为重要的一点，那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成，如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星，也就更谈不上今天的人类了。宇宙尽管在极大的尺度上表现出均匀和各向同性，但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团、巨洞以及星系长城。而在大尺度上能够促使物质运动的力就只有引力了。

但是，均匀分布的物质不会产生引力，因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落，而这些涨落会在宇宙微波背景辐射（CMB）中留下痕迹。然而普通物质不可能通过其自身的涨落，形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留下痕迹，因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来。

另一方面，不与辐射耦合的暗物质，其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍。

在普通物质脱耦之后，已经成团的暗物质就开始吸引普通物质，进而形成了我们现在观测到的结构。

因此，这需要一个初始的涨落，但是它的振幅非常非常的小。这里需要的物质就是冷暗物质，由于它是无热运动的非相对论性的粒子，因此得名。

小扰动谱与其指数

在开始阐述这一模型的有效性之前，必须先交代一下其中最后一件重要的事情。对于先前提到的小扰动（涨落），为了预言其在不同波长上的引力效应，小扰动谱必须具有特殊的形态。为此，最初的密度涨落应该是标度无关的。

也就是说，如果我们把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和，那么所有正弦波的振幅都应该是相同的。暴涨理论的成功之处，就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱（其谱指数n=1）。WMAP的观测结果证实了这一预言，其观测到的结果为n=0.99±0.04。

但是如果我们不了解暗物质的性质，就不能说我们已经了解了宇宙。现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞。但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的，暗物质中的绝大部分现在还不清楚。这里我们将讨论暗物质可能的候选者，由其导致的结构形成，以及我们如何综合粒子探测器和天文观测，来揭示暗物质的性质。

最早提出证据并推断暗物质存在的科学家，是美国加州工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基。

2006年，美国的天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E 0657-56进行观测，无意间观测到星系碰撞的过程，星系团碰撞威力之猛，使得暗物质与正常物质分开，因此发现了暗物质存在的直接证据。

我还想知道

暗物质的属性：一是宇宙星团暗物质的存在性；二是宇宙基本暗性粒子存在性；三是低温无碰撞暗物质性；四是中性；五是原质起源论；六是轴子理论；七是原质起源论；八是不一致性。

100亿光年外暗物质星系

质量最小的天体

2011年初，天文学家们探测到一个远在100亿光年之外的“伴星系”，它属于一个所谓的“暗矮星系”类别。这是迄今在这一距离上探测到的最小质量天体。

科学家们认为这一星系中含有神秘的暗物质。这一发现将为天文学家们提供重要线索，帮助他们理解宇宙最初是如何逐渐构建起自身结构的。这是迄今在我们所观测宇宙范围内发现的第二例此类星系，也是目前为止距离我们最遥远的一例。

天文学家们认为，我们银河系这类大型星系正是在数十亿年的漫长时间内，逐渐由这些小型的星系聚合而成的。但是天文学家们此前却一直未能如预料的那样，找到更多此类卫星星系或者遥远的此类星系。但即便现在找到了两个这样的星系，其数量还是明显的太嫌稀少。这种情况迫使天文学家们不得不开始设想，这类星系中必定仅含有少量的恒星，而其大部分质量则由暗物质构成。这项由美国麻省理工学院的博士后研究员参与的研究工作似乎证实了这一点：此次发现的这一星系是一个伴星系，这就意味着它是一个更大规模星系的卫星星系。

科学家的研究

西莫那·维戈提是麻省理工学院物理学院帕帕拉多研究员，也是《自然》杂志上介绍这一工作的相关论文的第一作者。他说：“出于某些原因，这些星系中未能形成很多恒星，甚至没有形成任何恒星，因此看起来一直是黑的。”

科学家们确信，宇宙中存在着看不见的暗物质，因为只有这样才能解释实际观测到的数据。计算显示，我们所观测到的宇宙物质，实际仅占整个宇宙质量的很小一部分，另外一大部分物质我们看不到，即所谓的暗物质。

科学家们计算后认为，暗物质大约构成宇宙成分的25%，但是由于组成暗物质的神秘成分不吸收也不发射光线，因此我们一直到目前为止都无法探测到它，或是确认其状态。

计算机模拟显示，我们的银河系应当至少拥有10000个伴星系，但是到目前为止我们只发现了其中的30个。维戈提说：“很有可能其中的很多伴星系是由暗物质构成的，这样我们就无法探测到它们的存在，如果不是这样，那么我们有关星系形成的理论或许就存在问题了。”

于是研究小组转而向更深远的宇宙空间展开暗物质伴星系的搜寻工作，他们使用了一种名为“引力透镜”的方法。要想使用这种方法，研究人员首先需要找到两个位于同一视线方向上的星系。较为遥远的那个星系发出的光会被较近的那个星系的引力场扭曲，从而实际上起到一个凸透镜的效果。通过对这些受到前景星系偏折的星光的分析，研究人员们可以确定在其周围空间是否存在伴星系，以及该伴星系的质量大小。

科学家们使用位于夏威夷的凯克望远镜进行观测，这一口径达10米的巨型望远镜使用先进的自适应光学系统，可以拍摄比空间望远镜更高清晰度的图像。

科学家的猜想

现在该小组正打算采用同样的方法，在空间中搜寻更多类似的伴星系，他们相信这一研究工作最终得到的结果，将可以帮助他们去证实或者挑战现有的有关暗物质行为理论的观点。

维戈提说：“现在我们已经找到了一个暗物质伴星系。那么设想一下，如果我们无法找出更多此类伴星系，那么很显然，我们可能将需要修改对于暗物质性质的理论了。”

他说：“或者，我们或许将可以找到许多这类伴星系，正如我们在计算机模拟中看到的情形那样，如此一来就证明了我们目前有关暗物质性质的理论观点是正确的。”

我还想知道

伴星系：星系也和单个的星星类似，常常三五成群地聚在一起。与双星、聚星和星团类似，我们称他们为“双重星系”、“星系群”和“星系团”。

星系间会互相吞并吗

星系间的吞并活动

星系间的吞并，在天文学上被认为是交互作用星系。相互作用星系是互相之间相互作用的星系。假如两个或者多个星系碰撞或者靠得太近，它们之间会发生相互作用。其结果可能是相互作用的星系合并或者形成特殊的形状和排列。

一般星系合并发生在宇宙中星系比较密集、相互速度比较慢的地方。假如相撞的两个星系之间的速度比较高的话，它们往往会互相之间穿过对方。有时星系也会在近距离交错而过。椭圆星系往往是盘状星系合并形成的。今天的星系当中只有不到1%至2%的星系还在合并过程中。观察似乎证明，在大爆炸后约10亿年后，当时很多矮星系互相之间合并。所有相互作用星系的共同特征是，它们之间的相互作用激发星系内的活动，以及本来星系内部的自转抵消引力导致的收缩平衡受到相互作用的干扰。

触须星系

在交互星系中比较著名的是触须星系，现在正处于合并阶段。这个被称为NGC4038群的集团总共有5个星系，而正在碰撞中的星系被称为触须星系，这是因为经由星系碰撞后产生由恒星和气体尘埃组成的两条长尾，很像昆虫的触须，因而得名。多数的星系在它们的一生中，大概至少都会经历一次重大的碰撞，像是我们的银河系未来将会和仙女座大星系发生碰撞一样。大约12亿年前，触须星系仍是分离的两个星系。9亿年前，触须星系的两个成员开始接触。

6亿年前，两个星系已经交错而过，看起来则像双鼠星系。3亿年前，这两个星系的恒星被相互的牵扯出来，形成了今天所看见的，被抛掷在原来的星系之外的两条带状物，很像是触须的形状。在最近的4亿年内，触须星系的核心因为碰撞合而为一，并且被恒星与气体包围着。观测和对星系碰撞的模拟结果认为，触须星系将会发展成为一个椭圆星系。

我还想知道

星系合并的过程需要上亿至15亿年的时间，首先相撞星系逐渐靠近，互相之间围绕旋转。在这个过程中各星系的大小和重量非常重要。此后相撞的星系一般数次互相穿越，最后合并。