科學家從最新繪製的星空圖發現銀河系外圍有一條由少量恆星組成的恆星帶,猶如「漂浮在暗物質海洋上」。這份新研究認為這條恆星帶的發現,是證明一個暗物質模型的好證據。這個暗物質模型提出,銀河系應該是被一團巨大的暗物質包圍著。

這條小恆星帶位於銀河系的外圍名為銀河系光暈的區域,尾隨著大麥哲倫星系(LMC)繞行銀河系。大麥哲倫星系是一個矮星系,在距離地球大約13萬光年的地方繞著銀河系旋轉。研究人員把這個小恆星帶形容是麥哲倫星系在運動過程中在太空中留下的「尾流」。

第一眼看去,這道尾流僅是由恆星組成,但是這份新研究認為,它是懸浮在一團更大的、完全不可見的物質之中一起運動著。

科學家認為這種不可見的物質就是暗物質。暗物質是科學家假設宇宙中存在的一種物質,而且認為它們在宇宙中的含量比可見物質更多。理論預測暗物質不與光發生互動,只與物質通過引力發生互動,從而把星系內的物質拉攏在一起。在星系旋轉的過程中,裏面的恆星或行星才不會飛離星系。然而,究竟暗物質由甚麼物質構成,又有怎樣的特性,這都是天文學上的未知數。

「我們認為這道尾流是由暗物質構成的,它拖著恆星運動著。」研究員之一美國亞利桑那大學的卡瑪戈(NicolasGaravito-Camargo)說。

主要研究者哈佛大學天文學教授康羅伊(Charlie Conroy)解釋說,這道恆星尾流就像浮在池塘水面上的幾片樹葉。這裏的池塘就是暗物質,留下尾流的船就是麥哲倫星系。「想像一下,這艘船在水面上還是蜂蜜上行駛,所留下的尾流有著不同的特點。尾流的特點取決於暗物質的特性(由此我們可以推測暗物質的特性,選出一個比較合理的暗物質模型)。」

目前關於暗物質有很多不同的理論模型,由不同的研究組提出,所假設的暗物質特性各有不同,就好比有的模型假設的暗物質特性像水一樣,有的則認為它們像蜂蜜一樣。

研究組使用他們新繪製的星空圖和這道尾流的位置,證實了其中一個暗物質理論模型的假設。如果這個模型的確成立,那麼我們的銀河系就是被一團巨大的暗物質海洋包圍著。研究人員正繼續進行模擬和檢測,進一步探索哪種暗物質理論所假定的暗物質特性,最適合這道尾流的形狀和位置。

研究組所用的這份星空圖,由來自美國太空總署(NASA)和歐洲太空局(ESA)多個望遠鏡提供的數據繪製而成。從這張圖上研究人員還發現,按照麥哲倫星系目前運行軌跡的變化趨勢,大約在20億年後將會併入銀河系。

星系的合併在宇宙中很常見,很多較大的星系都是通過合併擴展了它們的規模。科學家認為銀河系很可能在80億年前就和一個小星系合併過。

這份研究4月21日發表於《自然》(Nature)期刊。#
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