
銀河系邊緣的恒星運行速度較慢 銀河系核心的暗物質(zhì)含量可能比之前估計的要少。圖像:uux.cn/皇家天文學會每月通知(2024年)。系邊系核心DOI: 10.1093/mnras/stae034
(神秘的恒星長沙望城可以提供上門服務的APP軟件vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達地球uux.cn)據(jù)麻省理工學院(詹妮弗·朱):通過記錄銀河系中恒星的速度,麻省理工學院的速度物理學家發(fā)現(xiàn),與距離銀河系中心較近的較慢恒星相比,銀河系盤面較遠的暗物恒星運行速度比預期的要慢。這些發(fā)現(xiàn)提出了一個令人驚訝的質(zhì)含之前可能性:銀河系的引力核心可能比以前認為的質(zhì)量更輕,包含的估計暗物質(zhì)更少。
新的銀河緣的運行銀河結(jié)果是基于該團隊對蓋亞和遠地點儀器采集的數(shù)據(jù)的分析。蓋亞是系邊系核心一個軌道太空望遠鏡,可以跟蹤銀河系中10億多顆恒星的恒星精確位置、距離和運動,速度而遠地點是較慢一個地面測量。
這些物理學家分析了蓋亞對33,暗物000多顆恒星的質(zhì)含之前長沙望城可以提供上門服務的APP軟件vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達測量結(jié)果,包括銀河系中一些最遠的恒星,并確定了每顆恒星的“圓周速度”,即恒星在銀河系盤面上的旋轉(zhuǎn)速度,前提是恒星與銀河系中心的距離。
科學家們繪制了每顆恒星的速度與距離的關(guān)系圖,以生成一條旋轉(zhuǎn)曲線——這是天文學中的一個標準圖表,代表了物質(zhì)在距離星系中心給定距離的情況下旋轉(zhuǎn)的速度。這條曲線的形狀可以讓科學家了解整個星系中分布著多少可見物質(zhì)和暗物質(zhì)。
麻省理工學院物理學助理教授Lina Necib說:“我們真正驚訝地看到,這條曲線在一定距離內(nèi)保持平坦、平坦、平坦,然后開始下降。”“這意味著外層恒星的旋轉(zhuǎn)速度比預期的要慢一點,這是一個非常令人驚訝的結(jié)果?!?br>該團隊將新的旋轉(zhuǎn)曲線轉(zhuǎn)化為暗物質(zhì)的分布,可以解釋外層恒星的減速,并發(fā)現(xiàn)由此產(chǎn)生的地圖產(chǎn)生了比預期更亮的銀河系核心。也就是說,銀河系中心的密度可能比科學家想象的要低,暗物質(zhì)也更少。
“這使得這一結(jié)果與其他測量結(jié)果產(chǎn)生了矛盾,”Necib說?!霸谀硞€地方有可疑的事情發(fā)生,弄清楚那個地方真的很令人興奮,真的有一張銀河系的連貫照片?!?br>該團隊在《皇家天文學會月報》上報告了他們的研究結(jié)果。該研究的麻省理工學院合著者,包括Necib,是第一作者肖偉歐,安娜克里斯蒂娜艾勒斯和安娜弗雷貝爾。
“在虛無中”
像宇宙中的大多數(shù)星系一樣,銀河系像漩渦中的水一樣旋轉(zhuǎn),它的旋轉(zhuǎn)在某種程度上是由所有在其圓盤內(nèi)旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)驅(qū)動的。20世紀70年代,天文學家薇拉·魯賓首次觀察到星系的旋轉(zhuǎn)方式不能純粹由可見物質(zhì)驅(qū)動。
她和她的同事測量了恒星的圓周速度,發(fā)現(xiàn)由此產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)曲線出人意料地平坦。也就是說,恒星的速度在整個星系中保持不變,而不是隨著距離的增加而下降。他們得出結(jié)論,一定是其他類型的不可見物質(zhì)對遙遠的恒星產(chǎn)生了作用,給了它們一個額外的推力。
魯賓在旋轉(zhuǎn)曲線方面的工作是證明暗物質(zhì)存在的第一批有力證據(jù)之一。暗物質(zhì)是一種看不見的未知實體,估計比宇宙中所有的恒星和其他可見物質(zhì)都重。
此后,天文學家在遙遠的星系中觀察到了類似的平坦曲線,進一步支持了暗物質(zhì)的存在。直到最近,天文學家才試圖繪制我們銀河系中恒星的旋轉(zhuǎn)曲線。
歐指出:“事實證明,當你坐在一個星系中時,很難測量旋轉(zhuǎn)曲線?!?br>2019年,麻省理工學院物理學助理教授安娜-克里斯蒂娜·艾勒斯(Anna-Christina Eilers)利用蓋亞衛(wèi)星發(fā)布的一批早期數(shù)據(jù)繪制了銀河系的旋轉(zhuǎn)曲線。發(fā)布的數(shù)據(jù)包括距離銀河系中心25千秒差距,約81,000光年的恒星。
根據(jù)這些數(shù)據(jù),艾勒斯觀察到銀河系的旋轉(zhuǎn)曲線似乎是平坦的,盡管與其他遙遠的星系相似,只是略有下降。根據(jù)推斷,銀河系的核心可能含有高密度的暗物質(zhì)。但這一觀點現(xiàn)在發(fā)生了轉(zhuǎn)變,因為望遠鏡發(fā)布了新一批數(shù)據(jù),這次包括了距離銀河系核心近10萬光年的30千秒差距的恒星。
弗雷貝爾說:“在這些距離上,我們就在星系的邊緣,那里的恒星開始逐漸減少。”“沒有人探索過物質(zhì)如何在這個外星系中運動,而我們實際上處于虛無之中。”
奇怪的緊張氣氛
弗雷貝爾、內(nèi)西布、歐和艾勒斯跳到了蓋亞的新數(shù)據(jù)上,希望在艾勒斯的初始旋轉(zhuǎn)曲線上進行擴展。為了完善他們的分析,研究小組用遠地點的測量結(jié)果補充了蓋亞的數(shù)據(jù)。遠地點是阿帕奇點天文臺的銀河演化實驗,該實驗測量了銀河系中70多萬顆恒星的極其詳細的屬性,例如它們的亮度、溫度和元素組成。
“我們將所有這些信息輸入一種算法,試圖學習它們之間的聯(lián)系,從而可以更好地估計恒星的距離,”歐解釋說?!斑@就是我們?nèi)绾蜗蚋h的地方推進的方法?!?br>該團隊確定了33,000多顆恒星的精確距離,并使用這些測量結(jié)果生成了散布在銀河系中大約30千秒差距的恒星的三維地圖。然后,他們將這張地圖整合到一個圓周速度模型中,根據(jù)銀河系中所有其他恒星的分布情況,模擬任何一顆恒星的運動速度。然后,他們在圖表上繪制了每顆恒星的速度和距離,以產(chǎn)生銀河系的最新旋轉(zhuǎn)曲線。
“這就是奇怪的地方,”內(nèi)西布說。
研究小組沒有看到像以前的旋轉(zhuǎn)曲線那樣的溫和下降,而是觀察到新曲線在外端的下降幅度比預期的更大。這種意想不到的下降表明,雖然恒星在某一距離上的速度可能一樣快,但在最遠的距離上它們會突然減速。郊區(qū)的恒星似乎比預期的移動得更慢。
當研究小組將這一旋轉(zhuǎn)曲線轉(zhuǎn)換為整個銀河系中必須存在的暗物質(zhì)數(shù)量時,他們發(fā)現(xiàn)銀河系核心所含的暗物質(zhì)可能比之前估計的要少。
“這一結(jié)果與其他測量結(jié)果相矛盾,”Necib說。“真正理解這一結(jié)果將產(chǎn)生深刻的反響。這可能會導致更多的隱藏質(zhì)量超出銀河系盤的邊緣,或者重新考慮我們銀河系的平衡狀態(tài)。我們試圖在即將到來的工作中找到這些答案,使用類似銀河系的高分辨率模擬?!?/ul>