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神秘隐身暗物质终现身 银河系边缘惊现星团碎片

http://www.kexue.com 2011-09-26 09:30:22 腾讯科学  发表评论


星河碎片被发现

  据国外媒体报道,澳大利亚国立大学的天文学家通过对银河系外围卫星星系的观测中发现,特别是在人马座矮星系中,球状星团的行为方式透露出关于暗物质的信息。而对仙女座星系的观测中,也同样发现了类似的情况。众所周知,球状星团是我们银河系中最古老的结构之一,其形成的时间非常久远,科学家估计这个时间点位于130亿年之前。当然,也有一些球状星团是比较年轻的,形成的时间相对较近。

  虽然目前对球状星团有着多种分类方式,但是主要还存在这么三种特征:其中存在着古老的星簇,形成时间距今非常久远,分布在星系盘以及星系中央隆起附近,并且具有较高的金属量。从光谱分析上看,星团中恒星金属元素谱线显示其具有较强的富含金属特征,再者便是有较为年轻的星簇所构成。图中显示了在巨大的星系周围,存在着较小的卫星星系,这些小星系以及被扭曲成细长的结构,这就是被称为恒星潮汐流的现象,星系外环中存在着恒星的残骸。

  在星系形成的过程中,会逐渐形成相当规模的盘状结构,在这个过程中,周围的宇宙空间必须能提供足够的材料和物质用于星系的演化,因而,一个典型的螺旋星系的形成过程中,必须将能聚拢形成星系物质的材料,这是一个首要的元素。但是,一项新的研究发现,科学家认为这些物质原先并不来自该星系。

  在新的研究中,天文学家通过对银河系周围潜伏的年轻星簇进行观测,从他们的分布情况推测,在上述讨论的球状星团分类中,较为年轻的星簇环在银河系边缘位置分布较为分散,其程度远远超出了其他球状星团所处的空间范围。这些形成较晚的环结构最大可延伸到120千秒差的位置处,相当于40万光年远的宇宙空间,而形成年代更早的星簇环只位于30千秒差的范围内,相当于10万光年处。

  此外,古老的星簇与形成年代较晚的星簇还存在另一个特性。年轻的星簇还没被观测到其与星系盘一同旋转的现象,而较为古老的星簇环则慢慢地沿着星系盘同一方向进行旋转。

  澳大利亚国立大学的天文学家斯特凡凯勒(Stefan Keller)所带领的研究团队通过对这些卫星星系位置的详细观测,发现其中年代较近的处于银河系外围较宽的空间区域,分布情况呈现出扁平且跨度较大的特征,并与银河系的旋转倾斜轴夹角只有8度。

  此前,天文学家对银河系边缘卫星星系分布情况进行的详细观测,发现分布在一个与银河系银盘几乎垂直的扁平大圆上,像一个非常薄而且跨度很大的光环环绕着银河系。澳大利亚国立大学的天文学家的观测结果与之出现惊人的相似,许多目前已知的矮星系几乎位于同一个平面上,这些看似有些暗淡的光环平面被科学家称为卫星星系平面环。这一发现表明,目前所观测到的球状星团是卫星星系被引力拆解之后留下的遗迹。

  更有趣的是,在观测过程中,天文学家发现被引力拆解的对象具有年代较近的特征,也就是说,球状星团在恒星年龄分布上存在着较大的变化,这个发现同时也意味着,银河系边缘外出现跨度巨大的环结构并不是由一个或者一些被称为小卫星星系的物质构成,而是在漫长的宇宙历史中,来自同一方向的小星系与银河系相互作用而形成的。我们的近邻,仙女座星系,也称为M31星系,对其周围的卫星星系分布观测研究中发现,也出现了类似的环状平面,与仙女座星系盘倾斜角大约为59度。

  鉴于此,天文学家对这个观测现象的解释为:在星系边缘附近存在着看不见的暗物质,暗物质分布可能呈丝状分散分布。通过对星系外围卫星星系行为的观测,同时也反映出,这也是对暗物质进行研究的一个首选方向。虽然暗物质在现今的物理学中依然是很难预测,在暗物质研究模型中,还没有出现在小尺度上奇怪的丝状结构分布。与此相反,在我们银河系的附近,天文学家推测这些环分布的平面存在着暗物质参与的进程,整体描述为一个扁球状的巨大环平面。

  天文学家目前相信,对银河系边缘卫星星系的研究可以在一定程度上了解暗物质的行为模式,其影响范围可以间接呈现暗物质的分布。这个现象尤其针对处于银河系外围的人马座矮星系,目前人马座矮星系部分结构已经被银河系的引力所破坏,其中可能还有暗物质的作用,这个卫星星系在潮汐力的作用下,星系中被剥离出来的恒星已经混在银河系之中,这种情况一直持续下去,直到最后被完全分离。

  而澳大利亚国立大学的天文学家认为银河系外围的环平面是由一个小星系与银河系在宇宙历史的更早期相互作用所产生,换句话说,银河系外围的环结构平面应该比现有银河系出现得更早一些,早期星系碰撞造就了如今银河系的模样。此后,位于银河系边缘的卫星星系则是在星系演化的历史长河中慢慢形成的。(Everett/编译)

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