解答专家
罗伯特·考德威尔（Robert Caldwell）
美国达特茅斯学院宇宙学家
暗物质是为解释一种科学家尚未完全了解的现象而引入的概念。在星系和星系团（靠星系之间的引力结合起来的星系集团）中，引力质量和光度质量（发光物质的质量）并不相匹配。这表明，宇宙中存在不发光的物质，也就是说，它们是不可见的，或者说是“暗”的。
对于恒星这样的天体，通过测量其卫星的速度和轨道半径，我们就能确定它们的引力质量。我们可以利用恒星质量、颜色、光度之间的已知关系，通过观测到的星系颜色和发光强度，得到组成这个星系的恒星总质量，从而得到该星系的光度质量。通过比较星系和星系团的质量和光度，我们发现，它们的引力质量远远超过了它们的光度质量。
因此，实际存在的物质比我们能看见的要多得多。其他一些证据，包括美国国家航空航天局对宇宙微波背景辐射（通过它我们能够窥见早期宇宙的面目）的测量结果，为我们提供了更进一步的信息：暗物质与正常物质的比例为6∶1。
暗物质会是什么呢？很多物理学家和天文学家怀疑，它是一种目前还无法探测到的粒子。暗物质候选者的原型类似中微子——一种和电子很相似的粒子，但其质量比电子小得多且不带电荷。然而，中微子的所有已知种类都太轻、太少了，不符合理论上对暗物质的描述。
那么暗物质是如何影响宇宙的？它必定是宇宙中最大结构——星系和星系团——的基本组成部分。暗物质不仅可以解释宇宙中遥远天体的状态，而且在我们自己的星系——银河系中，暗物质肯定也大量存在。人们估计了银河系的组成成分，据此作出预言：我们的太阳系沉浸在一片丰富的暗物质“海洋”中，其密度高达每立方米大约105个粒子。此外，由于地球绕着太阳公转，当我们相对暗物质“海洋”顺行或逆行时，还会经历暗物质的“四季”。
◎译者：王靓
