是研究暗物質(zhì)的線索嗎？附近星系中發(fā)現(xiàn)存在自相互作用的神秘物質(zhì)

為啥銀河系的引力沒有讓Crater II質(zhì)量縮小且聚集在中心？新的SIDM模型受到關(guān)注！

是研究暗物質(zhì)的線索嗎？

——附近星系中發(fā)現(xiàn)存在自相互作用的神秘物質(zhì)

銀河系的衛(wèi)星星系，名為 CraterII，可能是由自相互作用的暗物質(zhì)組成。

大約有50個小星系圍繞著我們的銀河系運行。新的研究表明：其中一個被稱為CraterII的衛(wèi)星星系，可能由自相互作用的暗物質(zhì)粒子組成。

（圖片來源：航天局/蓋亞探測器/DPAC）

在距離地球約38萬光年的地方，有一個處在我們臨近的星系，也許，它能為已歷經(jīng)90年之久的暗物質(zhì)探索之旅，提供最新的研究方向——就是那種像“膠水”一般把星系包裹凝聚起來的暗物質(zhì)！

暗物質(zhì)這種東西，預估能占宇宙總物質(zhì)的80%以上，卻從未被人類直接真實的探測到過。

科學家們表示：這個名為Crater II的衛(wèi)星星系,可能由自相互作用暗物質(zhì)（SIDM）組成，尚屬于一種假想的暗物質(zhì)?？茖W家們推測其內(nèi)部粒子，會在一種迄今為止未知的、超越引力的力量下，自身相互碰撞作用。這種假說，近年來，替代了舊有的“冷”暗物質(zhì)理論，成為科學界的新關(guān)注點。

研究合伙人、加州大學河濱分校的物理天文學教授于海波告訴Space.com：“當我們剛開始這個項目時，我們大致了解SIDM是如何運作的，但不知道它是否能良好的解釋Crater II的觀測結(jié)果”。

“后來，我們對Crater II的計算機模擬表明，SIDM模型預測結(jié)果與Crater II的觀測結(jié)果，驚人的一致。而且，暗物質(zhì)自相互作用的力量強度比我們最初預期的都要大?！?/p>

Crater II，它是于2016年，在智利甚大望遠鏡拍攝的圖像中被發(fā)現(xiàn)的，是銀河系的第四大衛(wèi)星星系，僅次于大小麥哲倫星系和人馬座矮橢球星系。據(jù)《新科學家》報道，如果它肉眼可見，其大小將是滿月的兩倍。Crater II擁有數(shù)十億顆古老的恒星，散布在6500光年的范圍內(nèi)，這樣廣闊的范圍，使得這個“虛偽的巨人”亮度非常微弱——幾乎比銀河系暗了近10萬倍。

盡管數(shù)年來多次嘗試計算機模擬Crater II的特性，但仍然不清楚，該星系是如何形成，并保持其相對較大的尺度的。之前，天文學家們認為：Crater II是在銀河系的引力作用下，經(jīng)過漫長年代演化而來。我們的星系對其施加引力，從而拉長了其外形。當然，這種拖拽力量，也會影響它的暗物質(zhì)暈——一種包圍著Crater II的不可見的類球形團塊——以及Crater II內(nèi)部的恒星。

于海波說：“這就類似于：月球的引力，會導致地球上的海洋出現(xiàn)潮汐現(xiàn)象。對于銀河系的衛(wèi)星星系來說，銀河系的引力，可以剝離其恒星和暗物質(zhì)，隨著漫長時間的推移，逐漸減少衛(wèi)星星系的物質(zhì)總量?！?/p>

然而，最近對Crater II繞銀河系運行軌道的測量表明，其與銀河系之間的相互作用力太弱，無法解釋觀測到的Crater II的暗物質(zhì)密度——也就是說：暗物質(zhì)是否真的是如主流的Lambda CDM（LCDM或CDM）宇宙學模型所預測的那樣，由“冷”的無相互作用的粒子組成?？茖W家們說：與銀河系的長期潮汐相互作用，按理說，應當使得Crater II的總質(zhì)量比觀測到的更小才對。

基于對Crater II軌道的測量，于海波和其他團隊成員，模擬了銀河系引力導致的Crater II恒星和暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量損失。他們發(fā)現(xiàn)，Crater II的觀測結(jié)果，如果用自相互作用的暗物質(zhì)粒子來解釋，就解釋的通了。

更關(guān)鍵的是，Crater II并沒有像LCDM模型預測的那樣：暗物質(zhì)的最高密度區(qū)域，位于其中心。而反過來，如果暗物質(zhì)確實是由自相互作用粒子組成的，那么暗物質(zhì)暈內(nèi)部的碰撞作用，可以在其粒子之間傳遞能量，“從而可能使不同區(qū)域位置的粒子，攜帶上相同的能量?！庇诤２ㄕf。 該團隊發(fā)表在《天體物理學雜志快報》上的文章表示：這在一定程度上解釋了，為什么Crater II的暗物質(zhì)暈，其質(zhì)量分布比較均勻。

研究人員說：SIDM模型還預測，星系會在暗物質(zhì)暈內(nèi)膨脹，這顯然比CDM模型能更好地解釋Crater II的巨大尺度。

“我們的工作表明，SIDM模型可以很好地解釋Crater II不同尋常的特性，這對舊有的CDM模型提出了挑戰(zhàn)，”于海波說?！爱斎?，為了進一步證實，暗物質(zhì)是否真的包含了一種新的自相互作用力，那么，我們需要觀測到更多像Crater II這樣類似的星系，那時才能得出結(jié)論?！?/p>

BY: Sharmila Kuthunur 沙米拉·庫孫努爾

FY: 椒椒

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處