银河系的暗物质晕正在发生“可疑”的事情

拓牛李强

盖亚飞船从我们所在的位置看到的银河系。（图片来源:欧空局/盖亚/DPAC；CC BY-SA 3.0 IGO。)

（）据美国太空网（基思·库珀）：恒星在银河系外围爬行的速度比预期的要慢，科学家们表示，只有我们的暗物质星系图是错误的，才能解释这种慢动作。

历史上，星系边缘恒星的特定速度是这些星系中暗物质存在的确凿证据。这是因为天文学家可以测量星系的“旋转曲线”，该曲线绘制了恒星的轨道速度与它们与星系中心的距离之间的关系。

如果没有暗物质存在（因此它提供的引力影响）不存在，恒星将开始在远离星系中心的轨道上减速。然而，在20世纪60年代和70年代初，天文学家薇拉·鲁宾和肯特·福特注意到星系的旋转曲线是平坦的。换句话说，恒星的轨道运动并没有随着距离的增加而减少。他们保持着速度。科学家认为，对这一现象的解释是星系隐藏在暗物质晕中。这些光晕被认为是银河系中心最密集的；正是这种暗物质的引力使恒星保持运动。

但问题是——因为我们位于银河系内部，缺乏对银河系的鸟瞰图，测量银河系的旋转曲线被证明更加困难。

我们需要的是精确的距离信息，这样我们就可以知道各种外围恒星离银河系中心有多远。2019年，麻省理工学院（MIT）的安娜-克里斯蒂娜·艾勒斯（Anna-Christina Eilers）领导了一个研究小组，该小组利用欧洲航天局的测星盖亚任务绘制了距银河系中心8万光年的恒星的轨道速度。正如预期的那样，研究人员发现了一条平坦的自转曲线，只有该样本中最外层恒星的速度下降的最轻微迹象。

然而，结合盖亚测量和远地点测量（阿帕奇点天文台银河进化实验）的新结果，在美国新墨西哥州的一架地基望远镜上进行，测量了恒星的物理特性以更好地判断它们的距离，确实测量了银河系比以往任何时候都更远的恒星的旋转曲线，约为10万光年。

麻省理工学院物理学助理教授斯利纳·内西布在一份声明中说:“我们真正惊讶的是，这条曲线在一定距离内保持平坦、平坦、平坦，然后开始下降。”“这意味着外层恒星的旋转速度比预期的要慢一点，这是一个非常令人惊讶的结果。”

麻省理工学院的安娜·弗雷贝尔在同一份声明中补充说:“在这些距离上，我们正处于恒星开始逐渐消失的星系边缘。”“没有人探索过物质如何在这个外星系中运动，而我们实际上处于虚无之中。”

在这些距离上轨道速度的下降意味着我们银河系中心的暗物质比预期的要少。研究小组将银河系的暗物质晕描述为“核心”，有点像苹果。机组人员还表示，那里似乎存在的暗物质没有足够的引力，无法一直延伸到10万光年外并保持恒星以相同的速度运动。

“这使得这一结果与其他测量结果存在矛盾，”Necib说。“在某个地方有可疑的事情发生，弄清楚那个地方真的很令人兴奋，真的有一张银河系的连贯照片。”

Necib说，下一步是采用高分辨率计算机模拟来模拟我们银河系内暗物质的不同分布，看看哪种分布最能复制下降的旋转曲线。然后，星系形成的模型可以试图解释银河系是如何形成其特定的、挖空的暗物质分布的——以及为什么其他星系没有形成。

这项发现于1月8日发表在《皇家天文学会月刊》上。