在暗星系中，發現暗物質的新線索，更加確定：暗物質是存在的！

2020-10-18 博科園

暗星系是被稱為低表面亮度星系，正是由於它們，才獲得了關於宇宙中最大謎團之一暗物質的重要確認和新信息。國際高級研究學院（SISSA）天體物理學家Chiara di Paolo、Paolo Salucci和Erkurt Adnan一起在《皇家天文學會月刊》上發表了一項新研究：發現盤狀星系可以用宇宙關係來表示。特別是在這項研究中，分析了所謂的暗星系，這是一種特殊類型的星系。研究人員分析了構成研究主題的恆星和氣體旋轉速度，指出低表面亮度星系的行為也非常均勻。

這一結果鞏固了關於暗物質存在和行為的幾條線索，為其與明亮物質的相互作用開闢了新場景。暗物質就在那裡，但你就是看不見它，暗物質似乎約佔宇宙質量的85%；暗物質的影響可以在宇宙中存在的其他物體上檢測到，但因為它不發光，所以不能直接觀察到它。研究方法之一是星系的旋轉曲線，這是一種基於恆星到星系中心的距離來描述恆星速度趨勢的系統。觀測到的變化與恆星存在和物質的暗成分引起引力相互作用有關。

因此，旋轉曲線是一種很好的方法，可以根據暗物質對可能觀測到物質的影響來獲得有關暗物質的信息。特別是，旋轉曲線的分析可以單獨進行，也可以根據宇宙旋轉曲線(URC)方法對具有相似特徵的一組星系進行分析。這項研究的新穎性在於首次將已經用於其他類型星系的宇宙旋轉曲線方法，應用於暗星系這樣的大樣本，獲得了類似的結果。比較了不同暗星系的旋轉曲線，發現它們沒有不連續，而是從小到大的漸變和有序變化。

螺旋星系也觀察到了類似的變化。到目前為止，它已經表明，所有盤星系、螺旋星系、矮星系以及現在的暗星系都可以用宇宙關係來表示。這意味著能夠通過一個公式來表達一種有序的趨勢，這種方法在1996年首次應用。就像在科學研究中經常發生的那樣，這項研究揭示了進一步令人驚訝和意想不到的結果。已經發現星盤和暗物質暈屬性之間的尺度關係，例如星盤大小和暗物質暈密度恆定內部區域大小之間的關係。

此外，通過比較在暗星系中發現的關係和在不同類型星系中獲得的關係，發現它們幾乎都是重合的。而且，驗證具有非常不同的形態和歷史的星系顯示出暗物質和發光物質屬性之間的相同關係，這是一個非常令人驚訝的發現。這一結果，加上暗星系的一些特殊特徵，開闢了一系列新情景，包括在形成星系的兩種物質之間，除了引力相互作用之外，還存在另一種類型的直接相互作用，一個引人入勝的想法將被新觀察所證實。

博科園｜研究/來自：國際高級研究學院

參考期刊《皇家天文學會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz2700

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    線索一：額外引力源早在1884年，當研究者利用銀河系中恆星運動速度估算星系總質量時，就發現許多恆星的運動速度比預想快很多。如此高速運行的恆星似乎早該脫離其運行軌道，除非星系內還存在大量無法直接觀測到的物質來提供額外的引力約束。根據計算，那些不發光的隱身物質總量遠遠超出了所有可觀測天體的總量。
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  • 科學家發現一暗物質星系 99.99%物質神秘未知
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  • 宇宙中最小的星系蘊藏著最多暗物質
    個體螺旋星系內部的物質旋轉速度一直非常快，對於有些星系來說甚至越遠離中心旋速越快。我們知曉的星系內不同正常（原子基）物質有恆星、氣體、塵土、等離子體、甚至是黑洞，但它們卻無法為這種現象提供線索。最古老的螺旋星系，蘊藏著上百億顆閃耀的恆星。
  • 最小暗物質團塊科學家發現,暗物質真的存在嗎?或許事實並非如此
    宇宙在無限的膨脹之中，而且根據現在科學家的研究發現，這種大膨脹在加速之中。根據科學家的研究，宇宙大膨脹和我們以往以往的理論，相互之間完全違背，似乎有一種力量在加速宇宙的膨脹速度。另外星系之間的引力，完全無法拉住恆星、行星的離心力，但是星系依然存在，並且我們人類就在銀河系中存在。
  • 為什麼相信暗物質一定存在?暗物質是什麼呢?
    沒錯，現代研究表明，宇宙中這些大尺度結構的形成關鍵就依賴於暗物質。因為是科學，所以才要把暗物質引入。為什麼這麼說呢？這就得從暗物質是怎麼一步步被當今科學界所接受說起了。歡迎來到濤濤隨記，精彩分享馬上開始。其實，早在上世紀三十年代，天文學家們通過銀河系恆星的運動以及對后髮座星系團的研究都推斷出了他們的內部應該存在著大量看不見的物質，但當時還不叫暗物質，只是叫丟失了的質量。
  • 暗物質存在的3條證據
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