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星系可能正在模仿天文学家一直在寻找的暗物质信号
星系可以产生许多与天文学家认为可能存在暗物质的迹象相同的恒星流扭曲。天文学家长期以来一直希望银河系周围恒星长带中的间隙、弯曲和其他扭曲能够揭示暗物质的隐藏影响。但新的模拟表明其中许多[...]
来源:SciTech日报星系可以产生许多与天文学家认为可能存在暗物质的迹象相同的恒星流扭曲。
天文学家长期以来一直希望银河系周围恒星长带中的间隙、弯曲和其他扭曲能够揭示暗物质的隐藏影响。但新的模拟表明，其中许多特征可能来自星系本身，即使没有被认为产生它们的小暗物质团块。
华盛顿大学的研究人员对四个银河系大小的星系中大约 15,000 个这样的带（称为恒星流）进行了建模。模拟忽略了称为子晕的小暗物质团块。经过 50 亿年的模拟，几乎每条河流都出现了不规则现象，只有 70 条河流保持完全光滑。
“在我们的模拟中，宿主星系本身就造成了我们在真实恒星流中观察到的相同类型的不规则性，”主要作者、华盛顿大学天文学博士后学者阿皮特·阿罗拉 (Arpit Arora) 说。 “现在我们可以预测宿主星系本身会做什么，我们可以开始隔离暗物质负责的部分。”
该研究发表在《天体物理学杂志》上。
星系本身就可以扰乱恒星流
扭曲是由星系本身的结构引起的。恒星在每个模拟盘上的分布有些不均匀，形成了类似于真实星系中密度较大和较小的区域。当恒星流穿过密度更大的区域时，不均匀的引力景观会弯曲并撕裂它们。
阿罗拉原本预计星系会产生一些不规则现象，但不会那么多。
“我们发现几乎所有的溪流都有某种结构变化，”阿罗拉说。 “因此，溪流天生就细而光滑的想法并不一定是正确的。”
模拟产生了摆动、扭结、刺、树枝、间隙和团块。有些溪流被宿主星系的引力泡沫完全撕裂。那些靠近银河系核心的轨道更频繁地遇到密集、块状的区域，并产生更多的不规则性。
流不规则可能还有其他来源
这一结果使利用恒星流研究暗物质的努力变得复杂化，暗物质是一种除了通过重力之外不与光或正常物质相互作用的理论物质。
“暗物质构成了宇宙中的大部分质量，并形成了星系生长的脚手架，但我们仍然不知道它是什么，”合著者、华盛顿大学天文学助理教授诺拉·希普 (Nora Shipp) 说。 “银河系是我们解决这一问题的最佳实验室之一，而恒星流是银河系内部最锋利的工具之一。”
银河系中的大多数恒星都位于相对平坦的平面上，而恒星流则沿着银河系的不同路径运行。当一群恒星撞击星系并被其引力困住时，就会形成流。当恒星绕轨道运行时，星系将星团拉伸成细长的丝状。大多数星系都拥有恒星流，但天文学家最容易看到银河系周围的恒星流。
我们银河系中的许多恒星流都包含间隙和扭结。天文学家提出，其中一些特征可能是由于遇到暗物质子晕而产生的。如果是这样，它们的扭曲可以提供有关暗物质成分的信息。新的模拟表明，天文学家必须首先考虑宿主星系本身产生的类似特征。
暗物质指纹仍有待分离
DOI：10.3847/1538-4357/ae89af
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阿罗拉现在计划在未来的模拟中添加暗物质团块，并测试它们是否创造出可以与仅由星系引起的图案区分开来的图案。
新的观察结果可以帮助做出这种区分。美国国家科学基金会-能源部维拉·C·鲁宾天文台的西蒙尼巡天望远镜预计将在银河系中发现更多的恒星流。这些观测结果可以帮助天文学家对流特征进行分类，并寻找可以更可靠地与暗物质联系起来的特征。
“遗憾的是，没有魔杖可以揭示暗物质的结构，”威斯康星大学天文学研究助理教授詹姆斯·达文波特 (James Davenport) 说。 “流是复杂的系统，但它们仍然是研究离家较近的暗物质最有趣的方式。”
参考文献：“No Stream Left Unscapped: The Imprint of a Host Galaxy”作者：Arpit Arora、Peter S. Ferguson、Jacob Nibauer、Nora Shipp、Videep Reddy、Eugene Vasiliev、Jack Kohm、Laurella C. Marin、Adrian M. Price-Whelan、Denis Erkal、Sarah Pearson、Andrew Wetzel、Jeremy Bailin 和 Robert Feldmann，8 月 27 日2026，天体物理学杂志。
这项研究由戈登和贝蒂摩尔基金会资助。在 Google 和 Google 新闻上关注我们。