在恒星間隙中尋找暗物質(zhì)
來源：骨軟筋酥網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-10 05:18:53
羅曼太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)仙女座星系的恒星模擬視圖。信用:uux.cn/美國國家航空航天局，間隙美國國家航空航天局-GSFC，中尋找暗亞利桑那州立大學(xué)，物質(zhì)羅伯特詹德勒DSS
（神秘的恒星地球uux.cn）據(jù)西北大學(xué)（阿曼達(dá)·莫里斯）：盡管暗物質(zhì)約占宇宙的27%，但天文學(xué)家一直無法直接觀察到它。間隙
現(xiàn)在，中尋找暗在一項(xiàng)新的物質(zhì)研究中，包括西北大學(xué)天體物理學(xué)家在內(nèi)的恒星一個(gè)國際研究小組發(fā)現(xiàn)，美國國家航空航天局南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡（定于2027年5月發(fā)射）即將拍攝的間隙圖像可能為理解這種難以捉摸的物質(zhì)提供了重要線索。
在尋找暗物質(zhì)的中尋找暗過程中，一些天體物理學(xué)家此前一直專注于恒星流中的物質(zhì)間隙——這些區(qū)域的結(jié)構(gòu)非常薄，以至于有可能發(fā)現(xiàn)由暗物質(zhì)團(tuán)產(chǎn)生的恒星擾動(dòng)。但是間隙，到目前為止，中尋找暗天文學(xué)家只檢查了銀河系中的這些缺口。隨著羅馬太空望遠(yuǎn)鏡拍攝我們鄰近的仙女座星系的圖像，研究人員將大大擴(kuò)展他們不斷增長的稀薄恒星流樣本，有可能獲得更多關(guān)于暗物質(zhì)具體屬性的信息。
這項(xiàng)研究已經(jīng)被《天體物理學(xué)雜志》接受發(fā)表。預(yù)印本目前可在網(wǎng)上獲得。它標(biāo)志著首次探索在銀河系之外的恒星流中尋找空隙的前景。
“在我們自己的星系中有恒星流，我們?cè)谀抢锟吹搅丝赡苁怯砂滴镔|(zhì)引起的間隙，”西北大學(xué)的Tjitske Starkenburg說，他是該研究的合著者。“但這些缺口也可以通過其他方式形成。我們的新研究表明，除了我們自己的星系之外，我們將能夠觀察到附近星系中的這些間隙。這將為我們提供關(guān)于這些空白的更好的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，最終將幫助我們更好地了解暗物質(zhì)團(tuán)塊的可能存在和性質(zhì)。”
斯塔肯伯格是西北大學(xué)天體物理跨學(xué)科探索和研究中心（CIERA）的研究助理教授。斯坦福大學(xué)博士后克里斯蒂安·阿甘澤是這項(xiàng)研究的第一作者。
假設(shè)暗物質(zhì)是一種粒子，它還不能被直接觀察到，因?yàn)樗话l(fā)射、反射、折射或吸收光。因?yàn)闆]人能看到它，研究人員不得不尋找其他線索來確定它是否真的存在。
“我們看到了暗物質(zhì)對(duì)星系的影響，”Aganze說。“例如，當(dāng)我們對(duì)星系如何旋轉(zhuǎn)進(jìn)行建模時(shí)，我們需要額外的質(zhì)量來解釋它們的旋轉(zhuǎn)。暗物質(zhì)可能會(huì)提供那部分缺失的質(zhì)量。”
藝術(shù)家對(duì)仙女座星系周圍球狀星團(tuán)流的概念。致謝:uux.cn/約瑟夫·奧姆斯特德·美國國家航空航天局
天文學(xué)家特別希望線索可能隱藏在球狀星團(tuán)的細(xì)長恒星流中，球狀星團(tuán)由數(shù)十到數(shù)百萬顆恒星組成，緊密相連。研究人員表示，暗物質(zhì)團(tuán)塊可以穿透恒星流產(chǎn)生間隙。通過檢查這些間隙，天文學(xué)家旨在揭示暗物質(zhì)的跡象。
斯塔肯伯格說:“這些流最有趣的原因是觀察這些暗物質(zhì)團(tuán)的影響有兩個(gè)方面。”“首先，這些流‘生活’在星系的最外圍區(qū)域，那里除此之外幾乎沒有什么結(jié)構(gòu)。其次，這些流本質(zhì)上非常稀薄，因?yàn)樗鼈兪怯芍旅艿男菆F(tuán)形成的，這意味著你可以更容易地看到間隙或任何擾動(dòng)。”
迄今為止，現(xiàn)有的太空和地面望遠(yuǎn)鏡將搜索范圍限制在銀河系內(nèi)的少數(shù)球狀星團(tuán)流。但是羅馬太空望遠(yuǎn)鏡將位于距離地球100萬英里的地方，這將使天文學(xué)家首次能夠在附近的星系中搜索球狀星團(tuán)流。
羅曼的寬視場儀器有18個(gè)探測器，將產(chǎn)生比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)大200倍的圖像——分辨率略高。
在這項(xiàng)新研究中，Starkenburg、Aganze和他們的合作者模擬了恒星流，允許它們與暗物質(zhì)團(tuán)塊相互作用以產(chǎn)生間隙，然后生成對(duì)這些間隙的模擬觀察。最終，研究小組得出結(jié)論，這些缺口應(yīng)該可以在羅馬太空望遠(yuǎn)鏡即將發(fā)布的圖像中檢測到。他們還估計(jì)，新望遠(yuǎn)鏡將在短短一小時(shí)的觀測時(shí)間內(nèi)有效地提供這些數(shù)據(jù)。
屆時(shí)，研究人員還計(jì)劃檢查仙女座周圍的暗物質(zhì)暈。雖然暗物質(zhì)暈環(huán)繞著包括銀河系在內(nèi)的所有星系，但研究人員懷疑他們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前模型預(yù)測的較小子暈的證據(jù)。
斯塔肯堡說:“我們預(yù)計(jì)較小的暗物質(zhì)子暈將與球狀星團(tuán)流相互作用。”“如果這些子暈存在于其他星系中，我們預(yù)測我們將在球狀星團(tuán)流中看到可能由這些子暈引起的間隙。這將為我們提供有關(guān)暗物質(zhì)的新信息，包括存在哪種暗物質(zhì)暈及其質(zhì)量。”
斯塔肯堡已經(jīng)在通過一個(gè)相關(guān)項(xiàng)目為暗物質(zhì)的研究奠定基礎(chǔ)。
“該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃通過開發(fā)一個(gè)更詳細(xì)的理論框架來模擬球狀星團(tuán)如何形成恒星流，”她說。“我們將繼續(xù)預(yù)測形成流的球狀星團(tuán)的起源，以及這些流是否可以用羅曼觀測到。”
