發現暗物質 銀河系邊緣現星團碎片(圖)

2011-09-26 20:20

星河碎片被發現

據國外媒體報導，澳大利亞國立大學的天文學家通過對銀河系外圍衛星星系的觀測中發現，特別是在人馬座矮星系中，球狀星團的行為方式透露出關於暗物質的信息。而對仙女座星系的觀測中，也同樣發現了類似的情況。眾所周知，球狀星團是我們銀河系中最古老的結構之一，其形成的時間非常久遠，科學家估計這個時間點位於130億年之前。當然，也有一些球狀星團是比較年輕的，形成的時間相對較近。

雖然目前對球狀星團有著多種分類方式，但是主要還存在這麼三種特徵：其中存在著古老的星簇，形成時間距今非常久遠，分布在星系盤以及星系中央隆起附近，並且具有較高的金屬量。從光譜分析上看，星團中恆星金屬元素譜線顯示其具有較強的富含金屬特徵，再者便是有較為年輕的星簇所構成。圖中顯示了在巨大的星系周圍，存在著較小的衛星星系，這些小星系以及被扭曲成細長的結構，這就是被稱為恆星潮汐流的現象，星系外環中存在著恆星的殘骸。

在星系形成的過程中，會逐漸形成相當規模的盤狀結構，在這個過程中，周圍的宇宙空間必須能提供足夠的材料和物質用於星系的演化，因而，一個典型的螺旋星系的形成過程中，必須將能聚攏形成星系物質的材料，這是一個首要的元素。但是，一項新的研究發現，科學家認為這些物質原先並不來自該星系。

在新的研究中，天文學家通過對銀河系周圍潛伏的年輕星簇進行觀測，從他們的分布情況推測，在上述討論的球狀星團分類中，較為年輕的星簇環在銀河系邊緣位置分布較為分散，其程度遠遠超出了其他球狀星團所處的空間範圍。這些形成較晚的環結構最大可延伸到120千秒差的位置處，相當於40萬光年遠的宇宙空間，而形成年代更早的星簇環只位於30千秒差的範圍內，相當於10萬光年處。

此外，古老的星簇與形成年代較晚的星簇還存在另一個特性。年輕的星簇還沒被觀測到其與星系盤一同旋轉的現象，而較為古老的星簇環則慢慢地沿著星系盤同一方向進行旋轉。

澳大利亞國立大學的天文學家斯特凡凱勒（Stefan Keller）所帶領的研究團隊通過對這些衛星星系位置的詳細觀測，發現其中年代較近的處於銀河系外圍較寬的空間區域，分布情況呈現出扁平且跨度較大的特徵，並與銀河系的旋轉傾斜軸夾角只有8度。

此前，天文學家對銀河系邊緣衛星星系分布情況進行的詳細觀測，發現分布在一個與銀河系銀盤幾乎垂直的扁平大圓上，像一個非常薄而且跨度很大的光環環繞著銀河系。澳大利亞國立大學的天文學家的觀測結果與之出現驚人的相似，許多目前已知的矮星系幾乎位於同一個平面上，這些看似有些暗淡的光環平面被科學家稱為衛星星系平面環。這一發現表明，目前所觀測到的球狀星團是衛星星系被引力拆解之後留下的遺蹟。

更有趣的是，在觀測過程中，天文學家發現被引力拆解的對象具有年代較近的特徵，也就是說，球狀星團在恆星年齡分布上存在著較大的變化，這個發現同時也意味著，銀河系邊緣外出現跨度巨大的環結構並不是由一個或者一些被稱為小衛星星系的物質構成，而是在漫長的宇宙歷史中，來自同一方向的小星系與銀河系相互作用而形成的。我們的近鄰，仙女座星系，也稱為M31星系，對其周圍的衛星星系分布觀測研究中發現，也出現了類似的環狀平面，與仙女座星系盤傾斜角大約為59度。

鑒於此，天文學家對這個觀測現象的解釋為：在星系邊緣附近存在著看不見的暗物質，暗物質分布可能呈絲狀分散分布。通過對星系外圍衛星星系行為的觀測，同時也反映出，這也是對暗物質進行研究的一個首選方向。雖然暗物質在現今的物理學中依然是很難預測，在暗物質研究模型中，還沒有出現在小尺度上奇怪的絲狀結構分布。與此相反，在我們銀河系的附近，天文學家推測這些環分布的平面存在著暗物質參與的進程，整體描述為一個扁球狀的巨大環平面。

天文學家目前相信，對銀河系邊緣衛星星系的研究可以在一定程度上瞭解暗物質的行為模式，其影響範圍可以間接呈現暗物質的分布。這個現象尤其針對處於銀河系外圍的人馬座矮星系，目前人馬座矮星系部分結構已經被銀河系的引力所破壞，其中可能還有暗物質的作用，這個衛星星繫在潮汐力的作用下，星系中被剝離出來的恆星已經混在銀河系之中，這種情況一直持續下去，直到最後被完全分離。

而澳大利亞國立大學的天文學家認為銀河系外圍的環平面是由一個小星系與銀河繫在宇宙歷史的更早期相互作用所產生，換句話說，銀河系外圍的環結構平面應該比現有銀河系出現得更早一些，早期星系碰撞造就了如今銀河系的模樣。此後，位於銀河系邊緣的衛星星系則是在星系演化的歷史長河中慢慢形成的。