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科学家从早期宇宙中找到了“失踪”的暗物质

2019-1-3@艾米 0 评论

看起来暗物质已经在很长一段时间内依附于星系。大约100亿年前存在的大多数星系的暗物质与今天的星系一样多,这与早期的研究相矛盾。这些早期的研究表明,在早期的宇宙中,星系周围潜藏着较少的暗物质。

暗物质

英国天文学家蒂利说“在遥远的过去,暗物质在恒星形成的星系中同样丰富,就像今天一样 ”。该研究最近提交给了《皇家天文学会月刊》,并于11月16日在预印本期刊《arxiv》上发表。“这不是一个完全的惊喜,实际上,我们不知道观察的现实是否与理论的预期相符。”

在我们已知的宇宙中,暗物质大约占总质量的85%,但这种神秘物质不与光相互作用,使科学家们对它的精确性质一无所知。因此,天文学家必须依靠暗物质对正常物质(称为重子物质)的引力作用来构成我们在夜空中看到的恒星,星云和行星,以及地球上所有的树木、岩石和人。

暗物质往往会在星系周围形成光环,天文学家通过测量星系的旋转速度发现了这一点。根据牛顿的万有引力定律,银河系外围的恒星应该比中心的恒星旋转速度慢得多。但在20世纪60年代,天文学家在银河系的边缘发现了快速的近郊恒星,这暗示了在这些恒星的银河轨道之外隐藏着额外的物质。

至今,研究已经测量了整个宇宙的数千个自转速率,证实了暗物质光环的存在。

在这项新的研究中,研究人员使用了来自1500个恒星形成星系的两次调查的数据,来计算可追溯到100亿年前的星系旋转速率。精确测量宇宙过去遥远的星系自转是很困难的,因为这些古老的星系非常遥远和微弱。因此,科学家通过距离聚集星系然后结合光来估算平均值。

蒂利告诉Live Science“我们对星系中暗物质含量的估计是每个时代整个星系的平均值,单个星系中暗物质的含量可能会有很大的差异。”

考虑到星系的质量和密度,研究人员发现,在我们的宇宙过去存在的星系中,暗物质的数量几乎与现今我们所在宇宙中存在的星系数量相当。

但并非所有人都完全相信。这些发现与早些的研究相矛盾,早些研究发现,早期宇宙中的星系比年轻星系的暗物质更少。那些研究着眼于更大质量的个体星系,并使用不同的模型来推断暗物质的含量。

前研究主要作者泽泽尔告诉Live Science“[新研究]只使用我们用来得出结论的四种独立方法中的一种”。

蒂利发现他的团队成果高度依赖于他们所使用的模型。最终,他选择使用一个模型,他和他的同事们发现这个模型更能代表(科学家们普遍认为)在早期占主导地位的低质量星系。

计算机模拟表明,像泽泽尔研究的非常高质量的星系在遥远的宇宙中是罕见的。蒂利告诉Live Science“看起来它们的结果适用于这个遥远时代的非常大质量的星系,但可能无法代表恒星质量相对较低的星系,就像我们在工作中研究的星系一样。”

新的结果与描述我们的宇宙的普遍的“Lambda冷暗物质”模型的预期相符。该模型解释了宇宙的结构以及宇宙以更快的速度膨胀的原因。

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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