新的哈勃數據解釋了缺失的暗物質

2020-12-05 量子認知

來自NASA / ESA哈勃太空望遠鏡的新數據為星系NGC 1052-DF4的潮汐破壞提供了進一步的證據。該結果解釋了先前的發現,即該星系缺少其大部分暗物質。通過研究星系的光和球狀星團分布,天文學家得出結論,鄰近星系NGC 1035的引力將NGC 1052-DF4的暗物質剝離,現在正在將星系撕裂。

如圖像所示超彌散星系NGC 1052-DF4和NGC 1052-DF2周圍的天空。它是根據構成數位化天空測量2的圖像創建的。NGC1052-DF2在該圖像中基本上是不可見的。

2018年,一個國際研究人員團隊使用NASA / ESA哈勃太空望遠鏡和其他幾個天文臺首次發現了我們宇宙鄰居中的一個星系,該星系缺少大部分暗物質。星系NGC 1052-DF2的這一發現令天文學家感到意外,因為人們了解到,暗物質是當前星系形成和演化模型中的關鍵組成部分。實際上,在沒有暗物質的情況下,原始氣體將缺乏足夠的引力來開始塌陷並形成新的星系。一年後,又發現了另一個錯過暗物質的星系NGC 1052-DF4,這進一步引發了天文學家之間關於這些天體性質的激烈辯論。

現在,新的哈勃數據已用於解釋NGC 1052-DF4中缺失的暗物質背後的原因,該物質距我們有4500萬光年。國際天文學家團隊使用深光學成像技術研究了銀河系。他們發現,潮汐破壞的影響可以解釋缺失的暗物質。鄰近的大型星系NGC 1035的引力正在將NGC 1052-DF4分開。在此過程中,暗物質被去除,而恆星在隨後的階段感受到與另一個星系相互作用的影響。

直到現在,以這種方式清除暗物質一直對天文學家而言仍然是隱蔽的,因為只有使用能夠揭示極微弱特徵的極深圖像才能觀察到這種暗物質。科學家解釋說:「我們以兩種方式使用哈勃望遠鏡來發現NGC 1052-DF4正在相互作用。」 「這包括研究星系的光和球狀星團的星系分布。」

由於哈勃望遠鏡的高解析度,天文學家可以識別出銀河系的球狀星團。西班牙加那利島的10.4米長的Gran Telescopio Canarias(GTC)望遠鏡和IAC80望遠鏡還通過進一步研究數據來補充Hubble的觀測結果。

如圖像所示由特內裡費島泰德天文臺的IAC80望遠鏡拍攝的NGC 1052-DF4星系周圍的區域。該圖突出顯示了視野中的主要星系,包括NGC 1052-DF4(圖像中心)及其相鄰的NGC 1035(左中心)。

天文學家解釋說:「僅僅花費大量時間觀察天體是不夠的,對數據進行仔細的處理至關重要。」 「因此,重要的是,我們不僅要使用一個望遠鏡/儀器,還要使用多個地面和天基的儀器。通過哈勃望遠鏡的高解析度,我們可以識別球狀星團,然後使用GTC光度法我們獲得了物理性能。」

人們認為球狀星團是在形成星系的強烈恆星形成過程中形成的。它們的緊湊尺寸和光度使其易於觀察,因此可以很好地說明其宿主星系的性質。這樣,通過研究和表徵NGC 1052-DF4中星團的空間分布,天文學家可以深入了解星系本身的當前狀態。這些星團的排列表明它們正在從其宿主星系「剝離」,這支持了潮汐破壞正在發生的結論。

通過研究銀河系的光,天文學家還發現了潮汐尾巴的證據,這些潮汐尾巴是由遠離NGC1052-DF4的物質形成的,這進一步證明了這是一個破壞事件。進一步的分析得出結論,銀河系的中心部分保持不變,這些潮汐的尾部只有約7%的星系質量。這意味著先前沒有優先將比恆星集中的暗物質從銀河系中剝離出來,現在外層恆星成分也開始被剝離。

研究人員解釋說,「這是一個很好的指示,儘管銀河系的暗物質已從系統中蒸發掉,但恆星才剛剛開始受到破壞機制的影響,」 「隨著時間的推移,NGC1052-DF4將被NGC1035周圍的大型系統吞噬,至少它們的某些恆星會在深空自由漂浮。」

發現支持潮汐破壞機制的證據,作為對銀河系中缺失暗物質的解釋,不僅解決了天文學難題,而且還為天文學家帶來了一口氣。沒有它,科學家將不得不修改我們對引力定律的理解。科學家補充說:「這一發現使現有的關於星系如何形成和演化的知識與最有利的宇宙學模型相吻合。」

該研究結果發表在最近的《天體物理學雜誌》上。

參考:The galaxy "missing dark matter" NGC1052-DF4 is undergoing tidal disruption arXiv:2010.09719 [astro-ph.GA]arxiv.org/abs/2010.09719

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