我天文學家發現奇特矮星系 對標准宇宙學模型提出質疑

2019年11月27日09:54  來源:人民網-科技頻道
 

人民網北京11月27日電(趙竹青)北京時間26日凌晨,國際科學期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)在線發布我國天文學家的一項重要發現:在近鄰宇宙有一類特殊的矮星系,在其幾萬光年的半徑內,都主要由重子物質構成,暗物質隻佔其中一小部分。這與目前在標准宇宙學模型下的矮星系形成理論預言相違背,從而對冷暗物質的本質提出質疑,對經典的矮星系形成理論提出挑戰。

在以暗能量和冷暗物質主導的標准宇宙學模型下,星系在暗物質暈中形成和演化。在大質量的系統中,重子比例可達到宇宙的平均值,這一比例隨著暗暈質量的減小迅速降低。由於低質量系統束縛重子的能力比較弱,在矮星系系統中,通常認為其重子物質含量相對於暗物質是非常少的,這也在我們銀河系和本星系群的衛星星系中得到証實。不同於大的星系,在這些衛星星系中,即使在半光半徑之內,都是暗物質主導的。遺憾的是,由於矮星系的光度非常暗,目前關於矮星系中的動力學研究隻能局限在非常近鄰的宇宙中,大部分在本星系群內或者本星系群周圍。

該工作以中國科學院國家天文台郭琦研究員領銜的科研團隊為首,聯合北京大學和清華大學的科研團隊共同完成。研究人員結合斯隆數字化光學巡天和Arecibo的中性氫巡天結果,首次對本星系群外的矮星系的動力學展開統計研究。他們發現了一類特殊的矮星系,不同於以往的觀測數據和數值模擬的預言結果,這些矮星系在HI覆蓋的區域都是由重子物質主導的。中性氫覆蓋區域通常在幾萬光年,在典型的矮星系系統中, 該區域的暗物質質量是重子物質質量的十到幾百倍。特別地,他們發現的這類矮星系大部分是孤立系統,並不會受到外界環境的影響。目前,在標准宇宙學模型下,沒有任何理論或者數值模擬能夠解釋這類星系的形成。

這一發現對標准宇宙學模型,以及該模型下的星系形成理論提出了重大質疑,促使人們重新審視暗物質的本質——溫暗物質或者Fuzzy暗物質模型將更易於解釋此類矮星系的形成。另一方面,極端條件下的重子過程也提供了可能的一種解釋。回答這些問題將需要進一步借助更先進的望遠鏡。

(責編:趙竹青、呂騫)

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