太空与信号
暗物质到底是什么？
假设你只知道一座星系里看得见的恒星和气体有多少。你可以估算它们的引力，再猜猜外圈恒星应该跑多快。可是，望远镜测出的速度比这个估算高。哪部分线索还没算进去？
带着问题出发
这份案卷，哪里还没解开？
如果额外的引力来自暗物质，它由什么组成？
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产生额外引力的暗物质由什么组成？
还缺的线索 引力告诉我们那里有额外的影响，却没有直接交出一种新粒子的身份。还缺少能重复检验的探测结果。
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暗物质在星系里怎样分布？
还缺的线索 星星运动和引力透镜只能提供部分线索。需要比较更多方向、更多尺度的观测，检验推算出的分布。
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沿着下面的图片和记录，看看我们已经走到了哪一步。
第一步
看看这些线索
想一想，每条线索能帮我们回答哪个问题？
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星系外圈的恒星转得快
- 观察到了什么
- 在许多星系里，离中心很远的恒星仍以较高的速度绕行。
- 它能说明什么
- 只把能观测到的普通物质算进去，引力常常不够解释这样的速度。
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遥远的光也会拐弯
阿贝尔 1689 星系团实拍。在一团团亮光中找找细长的弧线，那是有些背景星系被拉弯的影像。 NASA、ESA、ACS 科学团队及合作研究人员 · 图像出处 · 查看大图 - 观察到了什么
- 有些遥远星系的影像被前方的星系团拉成了弧形。这种现象叫引力透镜。
- 它能说明什么
- 根据光弯了多少，可以估算前方有多少质量。这给了研究人员另一条寻找额外引力的路。
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两条线索指向额外的质量
- 观察到了什么
- 恒星的运动和光线的弯曲可以用不同的方法测量，两种结果都显示有额外的引力需要解释。
- 它能说明什么
- 一种主流解释是星系周围还有大量难以直接看见的物质，研究人员称它为暗物质。
第二步
试着做判断
图里的两条线，最能支持哪项判断？
点选一条，看看理由。
所有星系都用完全相同的速度转。
再看看线索
示意图只对照一类常见的观测差异。要比较不同星系，需要分别测量。
图中已经拍到了暗物质粒子。
再看看线索
这张图比较的是速度。要弄清暗物质由什么组成，还要靠别的实验和观测。
仅凭看得见的物质，算出的外圈速度偏低。
这个判断有依据
看图的右边：表示观测的线在估算线上方。这提醒我们，需要解释为什么外圈的星星转得这么快。
第三步
写下调查结论
- 已经知道
- 恒星运动和光线弯曲给出了额外引力的线索。
- 还在研究
- 如果额外的引力来自暗物质，它由什么组成？
- 下一步怎么查
- 继续比较更多星系的引力线索，也用实验寻找候选粒子可能留下的信号。
线索从哪里来
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