作者：陳麒云
國高中的課本告訴我們，宇宙裡的一切事物，都是由數不盡的微小粒子「原子」組成，從地球上的一切，到天空中最閃耀的星體皆然。但我們眼前所見，是否就是現實的一切？如果告訴你，宇宙大部分都是由一種看不到的物質所組成，你相信嗎？
天文學在過去20年的一項重大發現，就是宇宙中數量最龐大的物質，可能不是我們所熟悉的發光物質—恆星、星雲、星系所組成，而是由我們目前還不知道形式、性質的物質所組成。
這些物質完全不與電磁波交互作用，也就是說，它不會發射光，也不會吸收光。因此至今我們無法以傳統天文學的觀測方法「看」到它們，也正因為這個特性，科學家將這種物質稱為「暗物質」。
既然我們觀測不到暗物質，那科學家們如何斷定它的存在呢？
圖一：暗物質與一般物質之比較。圖源：柴知道
暗物質不與電磁波交互作用，因此無法觀測。
暗物質的發現
1. 星系團質量異常
最早提出證據並推斷暗物質存在的是荷蘭科學家揚·奧爾特，1932年，他根據銀河系恆星的運動，提出銀河系裡應該有更多的質量的想法。
在1933年，弗里茨·茲威基研究后髮座星系團時，使用維里定理推斷星系團中星系的平均質量 ，而獲獲得的數值遠大於從光度所得到質量的160倍，因此，他提出絕大部份的物質都是漆黑看不見的，這就是「暗物質」概念的啟源。
2. 星系自轉速度異常
美國天文學家薇拉·魯賓觀測星系轉速時，發現星系外側的旋轉速度較牛頓重力預期的快（圖二），故推測是有數量龐大的質能拉住星系外側組成，以使其不致因過大的離心力而脫離星系。
圖二：星系自轉速度不符牛頓理論。圖源：陳麒云
3. 星系與星系團觀測
2006年，美國天文學家利用錢德拉X射線望遠鏡對星系團1E 0657-558進行觀測，無意間觀測到星系團的碰撞，星系團碰撞威力之猛，使得暗物質與正常物質分開，因此發現了暗物質存在的直接證據。
看到這裡，你可能會很納悶，暗物質不是看不見、摸不著嗎？科學家是如何得到像（圖三）與（圖四）這樣的圖片的？答案正是暗物質最重要的性質，也因為如此，暗物質能在宇宙中佔有舉足輕「重」的地位。
圖三：圖中的亮點星系，星系間似乎有什麼將它們連了起來？圖源：NASA
圖四：星系團對撞示意圖（藍色為星系團內原暗物質、紅色為對撞後殘留暗物質）。
圖源：How the Universe Works
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這些物質完全不與電磁波交互作用，也就是說，它不會發射光，也不會吸收光。因此至今我們無法以傳統天文學的觀測方法「看」到它們，也正因為這個特性，科學家將這種物質稱為「暗物質」。
既然我們觀測不到暗物質，那科學家們如何斷定它的存在呢？
暗物質不與電磁波交互作用，因此無法觀測。
暗物質的發現
1. 星系團質量異常
最早提出證據並推斷暗物質存在的是荷蘭科學家揚·奧爾特，1932年，他根據銀河系恆星的運動，提出銀河系裡應該有更多的質量的想法。
在1933年，弗里茨·茲威基研究后髮座星系團時，使用維里定理推斷星系團中星系的平均質量 ，而獲獲得的數值遠大於從光度所得到質量的160倍，因此，他提出絕大部份的物質都是漆黑看不見的，這就是「暗物質」概念的啟源。
2. 星系自轉速度異常
美國天文學家薇拉·魯賓觀測星系轉速時，發現星系外側的旋轉速度較牛頓重力預期的快（圖二），故推測是有數量龐大的質能拉住星系外側組成，以使其不致因過大的離心力而脫離星系。
3. 星系與星系團觀測
2006年，美國天文學家利用錢德拉X射線望遠鏡對星系團1E 0657-558進行觀測，無意間觀測到星系團的碰撞，星系團碰撞威力之猛，使得暗物質與正常物質分開，因此發現了暗物質存在的直接證據。
看到這裡，你可能會很納悶，暗物質不是看不見、摸不著嗎？科學家是如何得到像（圖三）與（圖四）這樣的圖片的？答案正是暗物質最重要的性質，也因為如此，暗物質能在宇宙中佔有舉足輕「重」的地位。
圖源：How the Universe Works
宇宙中的黑暗幽靈—暗物質 (下)
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