早期星系中缺乏“暗物质”使天文学家感到困惑

早期星系中缺乏“暗物质”使天文学家感到困惑

大多数现代螺旋星系,如NGC 1300,被认为在其外部区域有大量暗物质。看起来我们已经非常了解宇宙。我们对它是如何开始以及如何演变有一个相对好的想法。我们已经向邻近的行星发射了探测器,发现了越来越多的系外行星,并正在对星系族谱进行编目。

但是有一些非常基本的东西,我们只是没有线索 - 比如绝大多数宇宙实际上是由什么构成的。例如,对于我们在宇宙中可以看到的所有问题,至少有五倍的不可见材料被称为“暗物质”。我们知道它在那里是因为它对周围物质的引力。我们可以在星系或星系团中看到的物质,例如恒星,不足以仅通过重力将它固定在一起,这意味着一些“暗”物质也必须潜伏在那里。到目前为止,我们还没有弄清楚这种物质是什么以及它来自何处。现在,我们在“自然”杂志上发表的这项新研究表明,在早期的星系中它只存在很少量,这使得这个问题更加混乱。

银河之谜大部分天文学都是对抗引力的研究。星星闪耀,以免在自身重量下屈服于引力坍塌。银河系作为一种支撑自身抵抗重力的手段而旋转。一些更大质量的星系显示较少或没有相干旋转,但它们具有随机运动以平衡重力。这就是为什么测量星系的运动是确定引力量的有效方法 - 或者确定某个空间区域内的总质量。

今年标志着星系动力学先驱之一 Vera Rubin 逝世。她发现附近螺旋星系的外部区域旋转速度与中心附近的区域一样快。这极大地促进了我们现代宇宙中暗物质的图像。当旋转速度远离附近螺旋星系的中心区域(大多数恒星所在的位置)时,这提供了暗物质存在的直接线索。事实上,科学家认为每个星系都有一个“暗物质晕”,包围着它的光盘。

四十年以来,欧洲超大望远镜上的强大仪器现在让我们能够探测极其遥远的星系:那些处于100亿年前星系形成高峰期的星系。不仅如此,通过深度曝光,我们可以探测气体的运动一直到星系的外盘区域。我和马克斯普朗克外星物理研究所的同事们能够提取出六个古代星系的个别旋转曲线。对于另外100个星系,我们设法将它们的测量结果组合成平均曲线。两种方法都产生了同样令人惊讶的结果:在早期盘状星系中,外部部分的旋转稳定地减少 - 这表明在那里很少或没有暗物质来加速。

暗物质晕的作用那么我们如何解释这些发现呢?嗯,我们知道这些早期星系中存在大量的气体,不断从星系际介质流入。这些气藏使普通物质有效地沉入暗物质晕的中心,堆积起来。

也可能是在这些早期,暗物质晕圈迅速增长并且尚未达到平衡状态。这意味着星系在暗物质浓度较低的区域可能形成的几率更高。

宇宙时间尺度很长。在整个宇宙历史中绘制星系的进化路径,需要拼凑出他们生活的快照,正如在不同时代观察到的那样。毫无疑问,我们的新发现将为这个难题增添一个有价值的部分。我们现在可以说的是,我们在宇宙大爆炸后30亿年观测到的圆盘星系与今天的银河系星系相比明显不同。

早期星系中缺乏“暗物质”使天文学家感到困惑
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: