第1章　诡秘暗物质的由来

出于求知欲和好奇心，千百年来人类从未间断对天文和宇宙的观察与探求，从地面到高山，从高空到太空，从地下到海底。特别是近几十年来，近百个不同类型的观测设备被发射升空，实现了人类对宇宙的全方位和全波段的观察。图1.0.1列出了在地面、空中和太空观察宇宙的各类望远镜及其相应的探测波段。特别是1990年由太空航天飞机发射升空的高分辨率哈勃望远镜（见图1.0.2），它拍摄的照片和提供的信息为我们释疑了很多宇宙疑团，让我们进入到宇宙观测的新高峰，宇宙观测的新时期。我们不仅认识了距我们最近的地球、月球、太阳和银河系，我们还知道了类星体、超新星和脉冲星……也看到了非常遥远的星系、星云、星系团……观测范围几乎要到达约150亿光年甚至更远的宇宙边缘。利用不同波段光的观察可以绘制出不同类型的宇宙（即不同波段的宇宙）：可见光宇宙、红外宇宙、紫外宇宙、射电及微波宇宙、X射线及高能宇宙。放眼多波段宇宙，可以将丰富多彩的宇宙层层剥开，探索到包括恒星、星云和星系的宇宙的每个层次。

今天，我们已经信心满满地观察到几乎所有不同波段的宇宙，可以说是一览无遗地“看”到了整个宇宙。但万万没想到，随着宇宙观测和天文学的发展，我们意识到我们所看到的浩瀚宇宙竟然只是宇宙很小的一部分，大部分是没有观察到的暗物质和暗能量。

图1.0.1　观察宇宙的望远镜及相应的波段

图中的望远镜依次为：

微波各向异性探测器（The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP）；

斯必泽红外天文空间望远镜（Spitzer Space Telescope）；

哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）；

伊巴谷（Hipparcos）高精度视差采集卫星；

太阳和太阳风层探测器（The Solar and Heliospheric Observatory, SOHO)；

国际紫外探测器（The International Ultraviolet Explorer, IUE)；

轨道运行的紫外望远镜（The Galaxy Evolution Explorer, GALEX）；

钱德拉X射线观察站（Chandra X-ray Observator）；

X射线空间观察站（High Throughput X-ray Spectroscopy Mission and the X-ray Multi-Mirror Mission）；

伽马射线空间望远镜（International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory, INTEGRAL）。

图1.0.2　太空中的哈勃望远镜