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银河系最外层区域图发布 预测含有大量的暗物质

银河系最外层区域图发布 预测含有大量的暗物质
2021-04-28 09:00:39 来源:中国科学报

天文学家利用美国宇航局(NASA)和欧洲航天局(ESA)望远镜在2009年至2018年间收集的数据,描绘了一幅新的银河系最外层区域的全天地图。这个区域被称为银河晕,位于形成银河系可辨认的中央盘旋臂之外,星星稀疏分布。尽管光晕看起来几乎是空的,但它被预测含有大量的暗物质。相关成果日前发表于《自然》。

这张新地图揭示了大麦哲伦星云(LMC)是如何像一艘船一样穿过银河晕,它的引力还在其后的恒星中产生尾流。LMC距离地球约16万光年,质量不到银河系的1/4,是环绕银河系的两个矮星系中较大的一个。

虽然银河晕的内部已经被高精度地绘制过,但这是首次提供了银河晕外部区域的类似地图。研究人员还在那里发现了尾流——距离银河系中心大约20万光年到32.5万光年。之前的研究暗示了尾流的存在,但新图证实了它的存在,并提供了其形状、大小和位置的详细数据。

银河晕中的这种扰动也为天文学家提供了一个机会,以研究他们无法直接观测到的东西——暗物质。虽然暗物质不会发射、反射或吸收光,但它的引力影响已经在整个宇宙中被观察到。人们认为暗物质创造了一个构造星系的脚手架,如果没有它,星系就会在旋转时飞散。据估计,在宇宙中,暗物质是所有发射光以及和光相互作用物质的5倍。

尽管关于暗物质的性质有多种理论,但都表明暗物质应该存在于银河晕。如果是这样的话,那么当LMC穿过这一区域时,它应该也会在暗物质中留下痕迹。研究人员表示,在新的星图中观察到的尾流被认为是暗物质尾流的轮廓;星星就像这片看不见的“海洋”表面的树叶,它们的位置随着暗物质的变化而变化。

暗物质和LMC之间的相互作用对银河星系有很大的影响。当LMC绕银河系运行时,暗物质的引力会拖拽LMC并使其减速。这将导致矮星系的轨道越来越小,直到大约20亿年后,该星系最终与银河系相撞。这些合并可能是宇宙中大质量星系成长的关键驱动力。事实上,天文学家认为银河系在大约100亿年前与另一个小星系发生了合并。

“能量掠夺不仅是LMC与银河系合并的原因,也是所有星系合并发生的原因。”哈佛大学天文学专业博士生、论文合著者Rohan Naidu 说,“新图上的尾迹证实了我们对星系融合的基本认识是正确的。”

责任编辑:kj005

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