“當然聽，然後又發生了什麽歷史?”

李思特問道。

“這要從二十世紀八十年代中期開始說起，那時候銀河系中的暗物質總共達到我們看到的恆星形態物質的10倍。

與此同時，對宇宙整體的研究表明，星系際空間深處隱藏著多得多的能將星系維系在星系團中的暗物質。”

虛妄說道。

“怎麽知道的?”

四號問道。

“個別星系在星系團中的運動速率，可從多普勒效應得出。

你們要知道，星系團的整體紅移是由宇宙膨脹所引起，但星系團內的星系顯示稍微不同的紅移，因為它們的無規運動疊加到宇宙學紅移之上了。

結果發現，星系在團內的運動太快，光靠我們看到的星系形態物質的引力不能將它們維持住。

既然星系團維系在一起，就必定存在另外的暗物質。”

虛妄說道。

“這些宇宙學暗物質數量大約10倍於星系本身包括暗物質成分在內的全部物質。

在整個宇宙這一最大尺度上，還可能有另外的暗物質。”

五號說道。

“怎麽說?我有點不明白?”

四號問道。

“比如，如果基於大爆炸的暴漲模型正確，宇宙的時空就必定非常接近平坦，整個宇宙范圍內的平均物質密度應該大約等於5×10^-27千克每立方米。

宇宙中的明亮物質數量隻相當於這一臨界密度的1%上下，即使加上為解釋星系團中星系運動所要求的暗物質也只能將此數值提高到臨界密度的30%。

大致說來，宇宙中的暗物質至少是明亮物質的30倍，也可能多達100倍。”

虛妄看著他們說道。

“那它們是什麽?”

李思特問道。

“它們又在哪裡?”

四號問道。

“你們要知道，我們根據直接觀測所知的所有物體，也就是恆星、行星和人類是由叫做重子物質的同一種物質構成的。

宇宙中重子物質的數量決定於宇宙由之誕生的大爆炸宇宙火球中的條件。

對作為大爆炸余輝的背景輻射的研究，和形成於宇宙年輕時期的極年老恆星中氦數量的光譜測量，對已經形成的重子物質的可能數量提出了嚴格的限制。

總的說來，重子物質數量可能達到明亮恆星形態物質的10倍之多，但不能再多了。”

虛妄看著他們說道。

“之前就知道了。”

李思特說道。

“虛妄的話，表示我們銀河系的全部暗物質都可能由與構成你的身體、或地球、或太陽的原子同類的物質組成。”

五號說道。

“就連我們本身也是?”

楚雲問道。

“可以這麽說。”

虛妄說道。

“但是宇宙尺度上的暗物質不可能是重子物質?”

五號提醒道。

“我們銀河系中大量重子物質成為暗物質的途徑有兩條。”

虛妄說道。

“哪兩條?”

楚雲問道。

“第一天，你們都知道，恆星發光是因為內部核聚變反應把輕元素變成較重元素並在此過程中釋放能量。

但這些聚變反應只有當恆星具有足夠質量，能把內部的氫壓縮到足以克服帶正電荷的原子核相互排斥傾向，才可能觸發。

製造一顆恆星的臨界質量介於太陽質量和太陽系最大行星木星的質量之間，而木星質量只有太陽質量的0.4%。

一個天體若其質量小於太陽質量的大約8%，它在自身引力作用下收縮時仍然能變得很熱，但卻永遠不會熱到能觸發核燃燒。

它將成為一顆表面溫度永遠不能高於2 000K、亮度永遠不會大於太陽亮度百萬分之一的褐矮星，然後再衰減成完全不可見的黑矮星。”

虛妄說道。

“第二條怎麽說?”

楚雲問道。

“第二條途徑比較壯觀但不太可信。

有些天文學家認為，當我們的銀河系很年輕時，巨大的物質雲可能已經坍縮成了星系體。

這是一種質量極大的天體，它們很快走完生命歷程而後爆發，留下一個大質量黑洞。

這種黑洞應該看成是重子物質，因為它們本來就是由恆星構成的。

每個這樣的黑洞含有數百萬倍於太陽的質量。

但如果它們真的存在過，它們就應該對星系結構產生了可察覺的影響，但這種影響卻看不到。

這兩種類型的暗天體在銀河系中居統治地位，並把銀河系牢牢控制在其引力束縛之下。天文學家稱它們為大質量致密暈族天體，並給它創造了一個相當不錯的縮略語MACHO。

有些來自引力透鏡效應的證據表明，我們銀河系的暈中確實存在MACHO。”

虛妄看著他們說道。

“可是，將星系團維系在一起並使時空平坦的非重子物質又是什麽呢?”

李思特問道。

“它們現在已經有好幾種名稱了。

總的名稱是弱相互作用大質量粒子:WIMP。

這表示它們是一種具有質量，因而有引力作用，但與普通重子物質作用微弱的物質。

WIMP又分為兩個類型。”

虛妄說道。

“哪兩個類型?”

李思特問道。

“產生於大爆炸、運動速率比光慢得多的WIMP叫做冷暗物質或CDM。

產生於大爆炸、運動速率接近光速的WIMP叫做熱暗物質或HDM。

妙的是，粒子物理學的大統一理論確實要求存在迄今尚未探測到的粒子，而且這些理論認為CDM和HDM這兩種形式的WIMP都是可能的。”

虛妄說道。

“於是，在最大尺度上研究宇宙的宇宙學，和在極小尺度上研究物質世界的粒子物理學，都認為 WIMP形態的暗物質應該存在。”

五號說道。

“有什麽說明嗎?”

李思特問道。

“如果宇宙中的大量物質是 WIMP形態，那將對宇宙年輕時期星系的形成方式產生深刻影響。

CDM粒子趨向於聚集成團，產生能夠吸引重子物質的引力凹窩。

如果CDM在宇宙中佔統治地位，星系的形成就應該是小物質凝塊隨著時間的推移而逐漸變大的由小而大過程。

反之，快速運動的HDM粒子趨向於將早期宇宙中任何開始形成的氣體雲炸開，就像炮彈炸毀一堵磚牆。”

虛妄說道。

“為什麽會這樣?”

李思特問道。