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    宇宙中的小偷:利用自身强大引力,竟偷走了另一个星系的暗物质!

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      一个几乎没有暗物质的遥远星系,有可能打破目前星系形成理论。新的证据表明,这不是星系异常现象,而是盗窃的受害者。暗物质,顾名思义,是一种看不见的物质,是帮助星系形成和存活的关键因素。暗物质产生了引发星系形成并保持现有星系结构完整所需的强大引力。但自从发现“NGC1052-DF4”以来,天文学家们一直感到困惑。NGC1052-DF4是一个稳定而长寿的星系,几乎没有暗物质。

      宇宙中的小偷:利用自身强大引力,竟偷走了另一个星系的暗物质!

      没有暗物质这种重要成分,这个星系怎么可能存在呢?关于星系形成的理论是错误的吗?现在,由新南威尔士大学悉尼分校领导的一项国际研究表明:暗物质一开始是存在的,只是被一个贪婪的邻居偷走了。这项研究的主要作者、新南威尔士大学科学和太空望远镜科学研究所的天文学研究员米雷娅·蒙特斯博士说:暗物质不存在,是因为它已经被“偷走”移除了,我们发现,来自附近大质量星系NGC1035的引力,正在移除它的恒星以及暗物质。

      宇宙中的小偷:利用自身强大引力,竟偷走了另一个星系的暗物质!

      在发表在《天体物理学》期刊上的这项研究,解释了为什么星系系中缺少了这么多暗物质,但并没有与我们对星系形成的现有理解相矛盾。当两个星系距离彼此很近时,它们会受到彼此引力的影响,经过非常深入的成像发现,暗淡的恒星正在被更大的星系拉走,这种相互作用被称为‘潮汐剥离’。在地球上也可以发现同样的现象:月球引力影响了地球的海洋潮汐。

      潮汐剥离

      但是,潮汐的破坏可能会导致星系弯曲和变形(因为星系不像地球或月球那样坚固)。如果潮汐剥离理论是正确的,那么较小的星系NGC1052-DF4将很快开始显示出更多恶化的迹象,它最终可能会完全解体。潮汐剥离会在影响恒星之前除去相当大比例的暗物质。如果恒星现在开始被打乱,那么大多数暗物质已经逃逸了。随着时间的推移,星系系将结束被它周围的大系统(NGC1035)蚕食,至少它们的一些恒星会自由漂浮在深空中。

      宇宙中的小偷:利用自身强大引力,竟偷走了另一个星系的暗物质!

      研究使用了强大的望远镜和深度成像技术(包括长达60小时的长时间曝光摄影)在星系外部边缘找到了模糊的线索。这些技术能够照亮非常暗淡的恒星和星系,也就是天文学家所说的宇宙“低表面亮度”。最初该星系有一个对称形状,这表明没有外力干扰它。但新的深层图像显示,这个星系实际上正受到其邻近星系的影响——它只是处于相互作用的开始阶段。

      宇宙中的小偷:利用自身强大引力,竟偷走了另一个星系的暗物质!

      星系内部保持其形状,但在较暗的外部部分,可以看到这些‘潮汐尾巴’:那些已经从银河系中分离出来的恒星。这些观测是使用IAC80望远镜、Gran Telescopio Canarias望远镜和哈勃太空望远镜进行的,哈勃太空望远镜是太空中最大的望远镜之一。由于暗物质是一种看不见的物质,它只能通过恒星和星系等恒星物体与周围空间的相互作用来观察。而且超深成像很困难,不仅因为你需要大量时间才能到达如此深度,而且还因为要保存最微弱结构所需的数据需要极其仔细地处理。

      解开新的星系谜团

      维拉·C·鲁宾天文台(Vera C.Rubin Observatory)是目前正在智利建设的最先进光学设施,它将很快将深度成像能力提升到新的水平。天文台的主要项目将是空间和时间遗产观测(LSST):这是一项为期十年的成像观测,将提供南半球有史以来最深的夜空图像。新南威尔士大学科学学院的天文学家萨拉·布罗教授正在领导澳大利亚参与这一项目。LSST将彻底改变低表面亮度天文学,改变我们对星系演化的理解。

      宇宙中的小偷:利用自身强大引力,竟偷走了另一个星系的暗物质!

      它将在整个南方天空提供极深的成像数据,这对澳大利亚未来天文测量和科学的成功至关重要。LSST相机的大小大致相当于一辆汽车,它将使研究人员能够探测到低表面亮度的星系,它还将能够识别星系团周围和内部的微弱特征。虽然这项为期十年的观测要到2023年才会开始,但科学家们期待着银河系探索的机会。本研究是一个例子,说明拥有深空图像来理解宇宙中明显奇怪的事物是多么重要,深度成像可以帮助解释那些原本可能无法解开的谜团。

      宇宙中的小偷:利用自身强大引力,竟偷走了另一个星系的暗物质!

      博科园|研究/来自:新南威尔士大学

      参考期刊《天体物理学》

      DOI: 10.3847/1538-4357/abc340

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