2015年12月17日,我国的暗物质粒子探测卫星“悟空”搭载长征二号丁运载火箭发射升空飞天,正式启程寻找宇宙中的“幽灵”--“暗物质”.
同学们可能习惯认为,宇宙主要是由可见的发光恒星和少量的其他不发光星体如行星构成但是天文科学家在过去的几十年里已经得知,构成宇宙的成分远比这些多
首先,宇宙中在遥远的星系之间的广大区域存在着看不见也很难探测出来的星系际气体,这些看不见的星系际气体的质量大约是全部恒星系和发光气体质量总和的10倍
其次,宇宙中还存在别样的物质,这些物质不是由原子或分子组成的,其中最具有代表性的就是中微子和黑洞,估计这类物质的质量总和大约是所有恒星系
含行星
质量总和的三分之一.
可能你觉得这些已经够玄了,但是还有更多更玄的科学家已经得知,宇宙中还有另外一种物质,它们不是由质子、中子、电子或任何现在已知的别种粒子
如中微子
构成的
虽然有科学家提出过几种假设,但是没有人知道这种物质的组成
它不与电磁波相互作用,因此它不能因发光
像恒星那样
或反射光
像行星那样
或吸收光
像星系际气体那样
从而被人发现,也没有人在实验室检测到它
但是由于它对星系中星体有引力效应,我们知道它是存在的,而且知道它的含量很多
这种所谓“暗物质”的总质量是全部恒星系和发光气体质量总和的大约60倍
关于“暗物质”是什么?没有哪种已知的物质形式能够说明它,科学家认为它同寻常物质的相互作用必定很弱,否则现在它应当已被我们发现了
不论它是什么,它就在我们周围
也许每秒钟有几十个“暗物质”粒子穿过你的身体,而不在你的身体上留下任何效应.
“暗物质”已经激发了在宇宙射线中和高能物理实验的许多探测工作我国发射的“暗物质”探测器--“悟空”,是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星,超过国际上所有同类探测器
在今后的3年太空工作中,“悟空”将通过高空间分辨、宽能谱段观测高能电
子和伽马射线寻找和研究暗物质粒子,有望在宇宙射线起源和伽马射线天文学方面取得重大进展.
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星系在远离我们而去
当一列火车迎面驶来时,我们听到的汽笛声音调会升高(即声波的频率升高);当它离我们远去时,音调降低(即声波的频率降低),这一现象叫多普勒效应.
光同样可以产生多普勒效应,当一个光源靠近我们或离我们远去时,我们观测到它发出的光的频率也会发生变化,变化的规律也会发生变化,变化的规律与声音发生多普勒效应的规律相同.
20世纪天文学家哈勃观察到,几乎所有远处星系发出光的频率都向红光方向偏移,称为“红移”,这一现象说明,星系在远离我们而去,哈勃研究了24个距离已知的星系,由它们进行的速度v与它们离我们的距离r的图象,如图所示,并据此,得出它们退行的速度v与它们离我们的距离r的关系﹣“哈勃定律”.
为解释哈勃定律,科学家提出“宇宙大爆炸”理论,认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的,假设我们就位于其中心,大爆炸后各星系以不同的速度向外匀速运动,远离我们而去.
(1)鸣笛的火车远离我们而去,我们听到汽笛声的频率
(2)天文学家哈勃观察到,几乎所有远处星系发出的光的频率都向
(3)由文中“红移”现象推知,红光的频率
(4)根据短文可知,“哈勃定律”的内容是
A.所有星系都在靠近我们而来
B.所有星系都在远离我们而去
C.所有星系都做匀速直线运动
D.星系退行的速度正比于它们离我们的距离
(5)根据哈勃的观察和“宇宙大爆炸”理论,关于短文图象中四种星团,下列说法正确的是
A.四种星团的速度相同
B.长蛇星系团的速度最大
C.室女云星团的速度最大
D.长蛇星系团的速度不断变大.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/21/725df941-b668-4c16-9ed1-6c9472d6ddd0.png?resizew=205)
宇宙大爆炸
宇宙由何而来?是困扰着现代物理学和天文学的一个难题。1946年,有科学家提出,宇宙起源于大约137亿年以前的一次大爆炸。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙在不断地膨胀,使物质从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。后来,科学家注意到,从我们所处的银河系观察,银河系外的星系(即河外星系)发出的光,绝大部分颜色会偏“红”,个别也有几个颜色偏“蓝”,分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明,发生红移的河外星系,表示它在远离我们。蓝移则表示相应的星系在靠近我们。我们(银河系)之外的其他星系群和星系团中的星系几乎都表现出红移,而且离我们越远的星系,红移量越大。这似乎表明,绝大多数星系都在远离我们,而且离我们越远的星系,远离越快。天文学家通过反复观测,得出一条规律:河外星系远离我们的速度v与它到我们的距离s成正比,这条规律被称为哈勃定律,其数学表达式为v=Hs,式中H称为哈勃常数。哈勃定律的发现,有力支持了宇宙大爆炸学说。
根据上述材料,回答下列问题:
(1)如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“红”,说明这个星系正在
(2)小明根据哈勃定律,认为若以我们(银河系)为参照物,那么河外星系做
(3)类比得出速度、密度单位的方法,可推理得出哈勃常数H的单位是
A.米(m) B.秒(s) C.米-1(m-1) D.秒-1(
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(4)由“v=Hs”及我们所学的速度公式,假设某星体在宇宙大爆炸后远离我们的时间为t,其计算式为t=