“但是你應該知道，星係不過是在星係團核心部位占支配地位，而在作為整體的星係團內，氣體的數量至少是星係形態物質的3倍，而且可能還要多得多。

    甚至氣體和星係加在一起的質量也比星係團的總質量少，說明還應該存在大量暗物質。”

    虛妄說道。

    “說的沒錯，因為支撐熱氣體對抗星係團內引力坍縮的是氣體的壓力梯度。

    要從觀測中惟一地推導它，我們需要知道溫度如何隨著到星係團中心的距離而變。

    通常認為，氣體是等溫的在整個星係團範圍內溫度處處相同。

    這與觀測結果、與證明星係團內星係無規速率和氣體溫度都很少變化的數字模擬結果均相符。”

    五號說道。

    “你要知道，氣體溫度當然可能在星係團外圍部分下降，不過這種情況傾向於減小總質量的估計值。”

    虛妄提醒道。

    “我記得大衛·懷特和安迪·法比安在1995年發表的一項研究中，檢驗了愛因斯坦衛星得到的19個亮星係團的數據。

    他們將氣體質量與星係團總質量進行比較，得出氣體占10％～20％，平均值約15％。”

    李思特說道。

    “你記的沒錯，但是如果加上星係的質量，這些數值還要增加（總質量的）1％～5％。所以，星係團的總重子含量遠遠大於平坦宇宙標準cdm模型預言的5％。

    仍然需要某種暗物質，但現在隻要重子物質的5倍，而不是20倍了。”

    五號說道。

    “你們要知道，大爆炸模型仍然認為隻有臨界密度的5％可以采取重子形態，這就意味著，如果星係團中的物質分布對整個宇宙具有代表性的話，那麽即使將暗物質包括進去，總共也隻能有臨界密度的30％左右。”

    虛妄說道。

    “但是，要想保持密度參數的高數值，就必須允許宇宙總質量中有比5％多得多的物質存在於重子之中，可是這又被原始核合成規則所禁止。”

    五號說道。

    “怎麽解決這個問題？”

    楚雲問道。

    “模型本身就有很多不確定性，比如，氣體可能結成團塊或者不是等溫的，但這未必能使結論改變很多。

    然而有一個比較大的不確定性，就是星係團的距離，而星係團的距離又決定於自大爆炸以來宇宙膨脹到目前大小的速率，也就是所謂的哈勃常數。

    到現在為止，我們一直假定哈勃常數是50公裏每秒每百萬秒差距，這接近可接受範圍的低端，對應一個大而年老的宇宙。”

    五號解釋道。

    “這些能表示什麽？”

    四號問道。

    “很簡單啊，這表示，一個位於1百萬秒差距外的星係，由於宇宙膨脹，正以50公裏每秒的速率離開我們，等等。

    在宇宙模型中，當哈勃常數變小時，計算的重子份額將增加，但來自原始核合成的重子份額的預言值甚至增加得更快，從而使兩者之間的差異縮小。

    讓哈勃常數取足夠小的值，就能使兩者達到一致，然而遠在達到一致之前，重子份額早就等於1了。

    既然不可能有大於100％的宇宙質量取重子形態，這種一致就可以反過來給哈勃常數規定一個絕對下限，這個下限值約等於14，單位如常。”

    虛妄解釋道。

    “不過這個，我記得沒有錯的話，很少天文學家會讚賞如此極端的數值。”

    五號說道。

    “但是你們不要忘記了，有一個估計哈勃常數的新方法，蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應弄出來的，就是測量星係團熱氣體對通過它的背景輻射的影響，來決定宇宙膨脹有多快。

    這個方法剛剛起步，但首批結果業已得出小的哈勃常數值，甚至可能小於50。”

    虛妄說道。

    “能得出結論？”

    四號問道。

    “得出了，標準模型的某個主要基礎看來必須放棄。

    這些基礎中，最不重要的是暗物質必須是冷的。

    由產生於大爆炸並以接近光速運動的粒子構成的熱暗物質，因其粒子高速無規運動而不能有效聚集成團。

    乍看起來，你們也許會猜測有大量熱暗物質充滿星係團之間的空間，致使星係團也不能代表宇宙物質的分布。

    但是，熱暗物質不能超過暗物質總量的1／3，因為熱暗物質和普通重子物質之間的相互作用，將減緩星係和星係團這類結構的發展，使它們的形成推遲。”

    虛妄說道，

    “如果我想的沒有錯的話，你說的這個與觀測到的遙遠年老射電星係和類星體的數量相矛盾。”

    五號說道。

    “但你也要知道，我們肯定無法讓已經發現的重子物質退出舞台，而且它們的數量可能比我們估計的還要多。”

    虛妄說道。

    “怎麽說？”

    楚雲問道。

    “因為，如果對星係團周圍更大範圍進行同樣的分析，大概會得出更大質量份額是在氣體中，因為星係本身團聚在星係團的中心。

    在有些情況下，熱氣體形態的物質多達星係團質量的一半。

    一般說來，氣體的加熱傾向於將它從星係團趕走，這進一步加劇了重子矛盾。

    如果星係團之外還有冷重子物質，那麽普通物質甚至比觀測到的更多。”

    虛妄說道。

    “但你不要忘記，也有人認為，星係團可以含有多餘的重子，因為它們處在宇宙中的大規模爆發產生的巨大空穴邊緣，由掃蕩到那裏的氣體團形成的。

    但遺憾的是，這樣的模型看來已經被排除了，因為它們將在宇宙微波背景輻射中引起過度的畸變。”

    五號說道。

    “這算是一個假說，但是還有人拋出了非標準核合成觀念。

    比方讓重子豐度隨地點而變。

    這可以在一定程度上放寬重子份額的上限，但這些模型的人為性太明顯，而且無論怎樣努力也不如標準模型成功。

    剩下的是最簡單的解釋，也是大多數宇宙學家最不願意接受的解釋，那就是宇宙的質量密度大大小於臨界密度。

    如果你看到的就是你擁有的，那麽宇宙含有的物質總密度約為臨界密度的30％，其中多達25％是重子物質。

    其餘75％的宇宙物質應該主要是冷暗物質，也許還有少量熱暗物質。”

    虛妄解釋道。

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