恆星數據繪出陰暗面輪廓,銀河系對追溯謎一般的暗物質有何影響?

太陽系所在捧旋星系便是銀河系,我們地球所在的太陽系和銀河系的中心距離大約是2.6萬光年。從高處眺望整個夜空,銀河系就像是一個群星閃耀的空間,呈現出的白色環帶環繞著天空,科學家們所繪製的銀河系結構便是源於此處。

呈扁球體的銀河系擁有億為單位的恆星、星雲、星團以及各類星際塵埃和氣體,總質量預估為太陽的2100億倍左右,它的盤面結構非常龐大,擁有密集而明亮的核心區域,以及4條旋臂(相聚4500光年,其中包含2條主要的旋臂以及2條尚未成形的旋臂)。

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恆星數據繪出陰暗面輪廓,銀河系對追溯謎一般的暗物質有何影響?

“蓋亞”(Gaia)任務繪製而成的超詳細銀河系地圖

由歐洲空間局研製的蓋亞探測器任務經歷了五年的時間,終於已經完成了自己的使命:讓那些此前人類一無所知的未知天體被發現,這其中包括的星體類型並不是單一化的(地球附近的小行星、爆炸的恆星以及圍繞其他恆星運行的星體等),蓋亞對這些星體的觀測精度是空前的,另一方面也是為了收集到暗能量和暗物質相關的線索。

歐洲航天局將蓋亞任務繪製而成的詳細銀河系地圖進行了全數公開,格羅寧根大學的天文學家Amina Helmi表示,她和團隊急切的想要破解銀河系的秘密,他們可以預感到將會有一個大事件會發生,所以已經在爭分奪秒的分析這些收集到的數據。他們已經發現了3萬顆和其他天地不一樣的恆星,這些“叛逃”的恆星並沒有圍繞銀河系繞軌轉動,而是反其道而行之向遠離銀道面的軌道運行。

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恆星數據繪出陰暗面輪廓,銀河系對追溯謎一般的暗物質有何影響?

銀河系的歷史上也有不為人知的混亂過往

我們身處的地球一直在發生著甚至連我們自己都可以感知到的變化,自然銀河系也不會例外,它也有自己的衍變史,即使這段不為人知的過去看著有一些混亂不堪。在銀河系還很年輕的時候,曾經發生過一次劇烈的碰撞,這個和它撞在了一起的是一個龐大的伴星系,讓人感到意外的是這個伴星系其實在最開始也是圍繞著銀河系運行。

銀河系和該伴星系之間的關係,就像是一般的行星圍繞恆星旋轉,只是這看似平靜的一切在大約80-110億年之前被改變,本和平共處的兩個星系撞到了一起,這起時間導致了恆星四處飛散,就連銀河系的銀盤都發生了巨大的改變,該次事件也是人類所知的最後一次大碰撞(在銀河系的旋臂結構條件下)。

所有事件只要發生了,都會留下曾經的痕跡,即使那些信號就在我們眼前沒有被及時發現。但隨著蓋亞任務的順利完成,天文學家們終於從蓋亞的數據中檢測到了它的存在。這堪稱為銀河探索史上的里程碑,編制了10億多顆局域恆星的星表,並且將這些恆星的溫度、亮度、位置、速度和年齡等信息一一記錄下來。

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恆星數據繪出陰暗面輪廓,銀河系對追溯謎一般的暗物質有何影響?

恆星的關鍵數據對追溯謎一般的暗物質有何影響

在蓋亞任務結束之前,科學家們一直缺失了兩個關鍵數據,那就是恆星的速度和位置信息,這可以確定恆星之間的距離和它們在天空中的移動。如果你還不明白這些數據到底能為人類帶來什麼,那可以簡單的這樣表述:研究人員們可以通過這些重要的數據找到有共同運動的天體(協調軌跡),通過它們的觀察和分析從而發現共同的起源。

雖然暗物質是謎一樣的存在,我們無法用眼鏡看見,也無法用手觸摸到它,但是恆星的速度對追溯暗物質的影響卻有極為重要的影響。暗物質作為銀河系的主要物質來源之一,它的巨大引力可以達到彎曲恆星的運動軌跡。天文學家們論文裡描繪的銀河系比我們預想的要複雜得多,也充滿了無限的活力和驚喜。

Vasily Belokurov是英國劍橋大學的一位知名天文學家,他也表示:所有人對銀河系的認知都已經和從前完全不同,蓋亞的某些數據印證了暗物質存在的跡象,被發現的初期成果預示著這只是這場天文學大發現的預演罷了,科學家們將能在以後的時間裡對暗物質性質有進一步的認識。

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恆星數據繪出陰暗面輪廓,銀河系對追溯謎一般的暗物質有何影響?

恆星運動的數據勾勒出銀河系陰暗面的大致輪廓

銀河系的暗物質是有形成暗物質暈的粒子類型之分的,這會導致他們的對稱性有明顯差異。明亮天體的繪製地圖對搞懂暗物質也有積極的作用,畢竟暗物質在銀河系質量的佔比高達90%。雖然很多人都認為大部分的暗物質難以檢測到是因為其包含少量恆星,甚至是沒有恆星。

要對暗物質進行直接的探測,目前有兩種方式:第一種是確定假設暗物質團的移動軌道(受到擾動的恆星的速度);第二種是找到暗物質粒子衰變的證據(釋放高能光子)。雖然科學家們無法從安逸的粒子來推斷全局,但只要存在與暗物質碰撞過的痕跡,那麼,天文學家們就能對該暗物質團的大小和豐度有更準確的認識,這對確定暗物質的性質有很大的幫助。

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難有突破的天文學研究正以前所未有的速度發展

在蓋亞數據公開的第二天就有一篇論文被廣泛關注,之所以會引起如此轟動的效應,是因為其中指出在太陽的周圍有600萬顆恆星,並且他們的存在並不是雜亂無章,反而是整齊劃一的拍成了蝸牛科一般的形狀,它們進行的螺旋式的行就好比“人馬座”遺留下的指紋一般。

通過蓋亞的數據已經可以確定:如果銀盤裡出現了漣漪,那麼一定是“人馬座”靠近的引力讓銀河系裡的恆星被擾動。曾經,研究人員無法對這樣的痕跡給出確定的推測,而如今的清晰螺旋形狀卻更像理想化模擬的理論預測,反倒不像是一個真實收集到的數據圖了。

蓋亞的“眼睛”所看見的東西,再一次顛覆了大多數天文學家們之前多銀河系的猜測。這些晃動的引發原因和外部力量,之前都不曾意識到會對銀河系的結構產生影響,這些新的發現原因超過了之前天文學家們的認知,這個時刻是一個不可多得的時刻,人類對銀河系的瞭解才真正開始!


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