奇异轻星系或揭示暗物质的新模型

发表于 3年以前 | 总阅读数：501 次

哈勃拍摄的 NGC1052-DF2 星系快照（来自：NASA / ESA / Pieter van Dokkum）

宇宙包含大量不可见物质的设想，最早可追溯到 1930 年代。当时的天文学家发现，遥远星系的运动速度，较其可见质量要快得多。这意味着背后有比他们所能看到的大得多的幕后质量，也就是所谓的“暗物质”。

在那以后的几十年里，天文学不断通过观测来证明暗物质的存在。尽管暗物质本体仍难以被找到，但支撑该设想的一些最有力证据，反而就在于这种似存非存的神秘性。

2018 年的时候，天文学家公布了一项令人惊讶的发现 —— 一个几乎不存在暗物质的 NGC 1052-DF2（简称 DF2）矮星系。其可见物质的占比之高，或可由其相对缓慢的运动速度来解释。然后第二年的时候，天文学家又发现了另一个类似的轻星系，它就是 NGC 1052-DF4（简称 DF4）。

这些“例外”为暗物质理论提供有力的支撑，毕竟此前反对者一直怀疑其源于错误的模型计算。若真如此，反对者又难以解释为何这套理论几乎适用于所有星系。

现在，来自加州大学河滨分校（UCR）的一项新研究，就深入调查了这些星系中的暗物质可能消失于何处。据悉，DF2 和 DF4 都属于卫星星系，其绕着更大的 NGC 1052 而运转。天文学家认为，大星系的潮汐力，正在质量从轻星系中抽离。

首席研究员于海波表示：“人们普遍认为，暗物质在银河系的整体质量中占主导地位。但针对 DF2 和 DF4 的观测表明，它们的暗物质与恒星质量之比近乎为 1，只有预期的 1/300 。为解释这一巨大的差异，我们认为 DF2 和 DF4 可能正在受到 NGC 1052 大星系的潮汐力作用，使之剥离了大部分的质量”。

通过两种建议的暗物质类型来模拟三个星系之间的相互作用，似乎可对这种过程的机理给出较为靠谱的解释。不过在业内超前的一些研究中，仍引入了一些有趣的观点。

比如某些模型表明暗物质处于“冷态”，例子移动缓慢且彼此间的相互作用不大。然而近期的理论表明，可能有一种新的“暗能量”将它们强烈地相互维系到了一起。这两种观点都解释了宇宙的大尺度结构，但对银河系中心的暗物质具有不同的含义。

通过用两种类型的暗物质对矮星系进行建模，研究人员发现潮汐剥离在两种情况下都可以起作用。对于自相互作用的暗物质而言，这样也可能更易理解。猜测这种相互作用把更多的暗物质粒子从星系中心推到外部区域，使之能够更轻松地被剥离。

于海波补充道：“即使经历了潮汐演化，典型的冷暗物质光晕，在内部区域仍然显得过于庞大”。

即便如此，还是有其它研究给出了不同的结论，比如认为 DF2 根本不缺少暗物质，并将差异全部归因于星系距离的错误计算。

但无论怎样，新研究还是让我们对奇异的 NGC 1052 星系系统有了更加深入的了解。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

原标题为《Self-Interacting Dark Matter and the Origin of Ultradiffuse Galaxies NGC1052-DF2 and -DF4》。