|
遠古的星系，跟現(xiàn)代的星系會有什么區(qū)別？ 在約100億年前宇宙迎來了一次誕生星系的高峰，科學(xué)家剛剛發(fā)現(xiàn)那時的大型產(chǎn)星星系主要是由重子或“普通”物質(zhì)組成的。這跟現(xiàn)代的星系截然不同，因為現(xiàn)代的星系深受暗物質(zhì)的影響。歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡對宇宙早期的六個大型產(chǎn)星星系進行觀測得出了這一意外的結(jié)果：暗物質(zhì)在早期宇宙的影響力沒有現(xiàn)在重要。 △ 左側(cè)是離我們較近的現(xiàn)代星系，右側(cè)是離我們較遠的遠古星系。最新研究表明，暗物質(zhì)（紅色區(qū)域）對在早期形成的大質(zhì)量產(chǎn)星星系盤有較少的影響。因此，遠古星系的外圍區(qū)域旋轉(zhuǎn)的比現(xiàn)代星系要比慢的多。（圖片來源：ESO/L. Cal?ada） 我們看到的閃閃發(fā)亮的恒星，發(fā)光的氣體和塵埃云都是由普通物質(zhì)組成的。但是暗物質(zhì)卻不輻射、吸收或反射光，只能通過引力的效應(yīng)來觀測它的存在。如果只有可見的普通物質(zhì)存在于星系之中，那么就無法維持星系的高速自轉(zhuǎn)，星系就會分崩離析。但事實卻并非如此，因此天文學(xué)家斷定有一種不可見的暗物質(zhì)存在，提供著額外的引力維持著整個星系。 這項最新結(jié)果是由德國普朗克地外物理研究所的Reinhard Genzel所領(lǐng)導(dǎo)一個國際天文科研團隊得出的。他們發(fā)現(xiàn)，不像現(xiàn)代的螺旋星系，這些遠古星系的外圍區(qū)域自轉(zhuǎn)的速度比其星系中心部分的要慢的多，意味著暗物質(zhì)的總量要比預(yù)計的少很多。 △ 星系自轉(zhuǎn)曲線：以恒星或氣體的軌道速度為y軸，相對于至星系中心距離為x軸的圖。左側(cè)是離我們距離較近的現(xiàn)代星系，我們看到星系的自轉(zhuǎn)曲線趨于平穩(wěn)，代表存在大量暗物質(zhì)。右側(cè)是離我們非常遙遠的遠古星系，星系自轉(zhuǎn)曲線在外圍區(qū)域發(fā)生了顯著的下跌，證明只有少數(shù)的暗物質(zhì)。（圖片來源：ESO） 從上圖中我們可以看到，這些遠古的星系的自轉(zhuǎn)速度隨著離星系中心的距離的增加發(fā)生了明顯的下跌。之所以會這樣有兩種可能：一是大部分這些早期的大型星系主要由普通物質(zhì)主導(dǎo)，它們包含的暗物質(zhì)總量比現(xiàn)代星系中的要少的多；二是這些遠古星系的星系盤要比現(xiàn)代螺旋星系更加的動蕩。 這兩種現(xiàn)象在宇宙越早期就越顯著。這意味著在宇宙大爆炸后大約30至40億年間，星系中的氣體已經(jīng)能夠有效地凝聚成一個扁平的自轉(zhuǎn)圓盤，而包裹著它們的暗物質(zhì)暈則更大、更松散。只有在經(jīng)歷了更久遠的時間后，暗物質(zhì)才能夠凝聚，因此它對星系自轉(zhuǎn)曲線的效應(yīng)到了今天才變得越來越重要。 △ 暗物質(zhì)暈（Dark Matter Halo）。（圖片來源：ESA） 這個解釋跟觀測相符意味著早期的星系包含了更多的氣體，并且更加的緊湊。 除了對這六個星系的自轉(zhuǎn)曲線進行單獨測量，研究人員還把其它的樣本（信號較弱的）結(jié)合產(chǎn)生一個合成的自轉(zhuǎn)曲線，顯示了同樣的速度遞減趨勢。此外，另外兩項對240個產(chǎn)星星系的分析也支持了這一結(jié)果。 詳細的模擬顯示，在高紅移的星系（那些離我們非常遙遠的星系）中，只要普通物質(zhì)占據(jù)星系物質(zhì)總量的一半以上，就會完全主導(dǎo)星系的動力學(xué)。
喜歡這類內(nèi)容？也愿意再閱讀其內(nèi)容…？那么敬請關(guān)注【博科園】今后我們會努力為你呈現(xiàn)更多科學(xué)知識。 |
|
|
