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星際運動的守衡定律,暗物質重力?

2024-06-24科學
#流量變現來齊家#銀河系的暗物質暈正在發生一些「可疑」的事情,原因如此神秘,使我們的星系與其他星系區別開。
透過蓋亞宇宙飛船看到的銀河系(圖片來源: 歐洲航天局 /蓋亞宇宙飛船中心/設計規劃輔助中心; 轉自半自動3.0版本脈沖控制振蕩器
一些恒星被捕捉到在銀河系外圍緩慢前行。科學家們說,只有在暗物質星系圖出錯的情況下,才能解釋這種緩慢的運動。
可追溯關於星系邊緣恒星的特定速度是這些星系中暗物質存在的絕對證據。天文學家可以測量星系的「旋轉曲線」,即恒星的軌域速度與它們與星系中心的距離之間的關系。如果不存在暗物質(以及它帶來的重力影響),恒星就會在離星系中心越遠的地方開始減速。
然而,在20世紀60年代和70年代初,天文學家維拉·魯賓和肯特·福特註意到星系的旋轉曲線是平坦的。換句話說,恒星的軌域運動不會隨著距離的增加而減小。他們保持著勻速運動。
科學家們相信,星系隱藏在暗物質的光暈中。這些光暈被認為是星系中心密度最大的;正是來自暗物質的重力使恒星保持運動。
但問題是,我們位於銀河系內部,無法鳥瞰它,測量銀河系的旋轉曲線無疑更加困難。我們所需要的是精確的距離資訊,就能知道遙遠的恒星離銀河系中心距離。2019年,麻省理工學院(MIT)的安娜-姬絲蒂娜·埃勒斯(Anna-Christina Eilers)領導了一個研究小組,利用歐洲航天局的恒星測量蓋亞任務,繪制了距離銀河系中心8萬光年的恒星軌域速度圖。正如預期的那樣,研究人員發現了一個平坦的旋轉曲線,只有最外層的恒星在該樣本中速度下降的跡象。
然而,將蓋亞的測量結果與APOGEE(阿帕奇異點天文台銀河演化實驗)的測量結果結合起來的新結果得出了銀河系遙遠恒星的旋轉曲線,相距大約10萬光年。APOGEE是在美國新墨西哥州的一個地面望遠鏡上進行的,測量恒星的物理特性,以更好地判斷它們的距離。
麻省理工學院物理學助理教授思琳娜·妮絲比在一份聲明中說:「我們真正驚訝的是,這條曲線在一定距離內保持平坦,平坦,平坦,然後開始下降。」「這意味著外層恒星的旋轉速度要慢一些,非常令人驚訝。」
麻省理工學院的安娜·弗雷貝爾在同一份聲明中補充說:「在這樣的距離上,我們正處於星系中恒星逐漸消失的邊緣。」「沒有人探索過物質是如何在外星系中運動的,人類或將處於虛無之中。」
在這些距離上軌域速度的下降意味著銀河系中心的暗物質偏少。研究小組將星系的暗物質光環描述為「蘋果核」的話,暗物質世界更像一個蘋果。機組人員還表示,那裏存在的暗物質似乎沒有足夠的重力,無法到達10萬光年之外,並保持恒星以相同的速度運動。
妮絲比說:「結果與其他結果相矛盾。」「發生了一些不可思議的事情,有了位置和圖片,這很令人興奮。」
妮絲比說,下一步是使用高分辨率的電腦模擬來模擬星系暗物質分布,並復制下降的旋轉曲線。星系形成模型用來解釋銀河系形成特定的、核心的暗物質分布,以及為什麽其他星系沒有這樣的分布。
相關知識
在宇宙學中,暗物質(英語:Dark Matter)是指不與電磁力產生作用的物質,也就是不會吸收、反射或發出光。人們目前只能透過重力產生的效應得知,而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。[2]
現代天文學經由重力透鏡、宇宙中大尺度結構的形成、微波背景輻射等方法和理論來探測暗物質。而根據ΛCDM模型,由普朗克衛星探測的數據得到:整個宇宙的構成中,常規物質(即重子物質)占4.9%,而暗物質則占26.8%,還有68.3%是暗能量(質能等價)。[3][4][5]暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性(inconsistency),對結構形成也非常關鍵。暗物質很有可能是一種(或幾種)粒子物理標準模型以外的新粒子所構成。對暗物質(和暗能量)的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。
2015年11月,NASA噴射推進實驗室的科學家蓋瑞·普裏茲奧(Gary Prézeau)以ΛCDM模型模擬銀河系內暗物質流過地球與木星等行星的情形,發現這會使該暗物質流的密度明顯上升,並呈現毛發狀的向外輻射分布結構[6][7]。
BY:Keith Cooper
FY:jane
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