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    暗物质确实存在:新研究反驳了其他理论解释!

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      爱因斯坦
      暗物质确实存在:新研究反驳了其他理论解释!

      暗物质既神秘又迷人,是天体物理学和宇宙学中最大的谜团之一,但它的存在只是被间接证明,而且受到了质疑。SISSA进行的新研究消除了关于星系中是否存在暗物质的疑虑,驳斥了支持其他理论的经验关系。这项发表在《天体物理学》上的研究也为理解暗物质本质及其与普通物质的关系提供了新视角。从宇宙膨胀到星系中恒星的运动,有许多现象不能单独用重子物质的存在来解释。物质所产生的引力不足以解释可见引力效应,这就引出了无法探测到的暗物质存在理论,以及星系嵌在其球形光晕中的观点。

      暗物质确实存在:新研究反驳了其他理论解释!

      西萨大学天体物理学博士生Chiara Di Paolo说:三年前,凯斯西储大学几位同事强烈质疑我们对宇宙理解以及许多研究人员的深入研究,对星系中暗物质的存在提出了质疑,分析了153个星系的旋转曲线,主要是‘经典’螺旋型,得出了恒星总引力加速度(观测到的)与经典牛顿理论中只有普通物质存在时我们才会观测到的分量之间的经验关系。这种经验关系似乎在他们分析的所有星系以及任何星系半径内都是有效的,它推动了引力加速度的解释,而不必对暗物质提出疑问,而是涉及到,例如,修正引力理论,如修正牛顿动力学(MOND)。

      暗物质确实存在:新研究反驳了其他理论解释!

      • 在NGC 4455星系中,加速度的半径函数。图片:Di Paolo et al. modified from survey SDSS9

      Di Paolo和合作者想要验证这种关系,分析了不同于经典的低表面亮度螺旋星系(LSB)和34个矮盘星系的旋转曲线,得到了更广泛的结果,发现了一个关系,除了总重力加速度和它的普通分量,还涉及星系半径和星系的形态。SISSA的天体物理学教授、该研究的作者之一保罗·萨鲁奇(Paolo Salucci)说:我们研究了106个星系总加速度与其普通成分之间的关系,得到了与之前观测到结果不同的结果,这不仅证明了之前描述的经验关系的不精确性,而且消除了对星系中暗物质存在的怀疑。

      暗物质确实存在:新研究反驳了其他理论解释!

      此外,所发现的新关系可以提供关于了解这一不确定组成部分性质的重要资料。在一个大的圆盘系统样本中,总径向加速度g与其分量g b之间存在紧密的非线性关系,这种关系是由重子物质的分布引起。本研究在Karukes & Salucci和Di Paolo & Salucci的基础上,研究了矮盘螺旋与低表面亮度(LSB)星系中存在的这种关系。研究了36个矮盘螺旋星系和72个LSB星系的精确质量剖面。这些星系的加速度覆盖了McGaugh的范围,但也比McGaugh等人的最小加速度低一个数量级,并且跨越了不同的哈勃类型。

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      发现在样本中,g和g b之间的关系有一个非常不同的剖面,还有其他一些内在的新特性,在这些特性中,依赖于第二个变量:星系半径,归一化为光学半径R opt,在这里测量两个加速度。新研究证明新的g与$({g}_{b},r/{r}_{//mathrm{opt}})之间的关系远非平凡,而是磁盘系统中重子和暗物质(DM)复杂协调质量分布的直接结果。分析表明,McGaugh等人的关系是一种新普遍关系的极限情况,这种新的普遍关系可以很好地构建在标准“牛顿引力中的DM晕”范式中。

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