根据伦敦大学学院(UCL)和牛津大学研究人员的一项新研究,由数十亿颗星团组成的银河系银条自形成以来的旋转速度已经减慢了约四分之一。
30年来,天体物理学家一直在预测这种减速,但这是第一次被测量到。
研究人员表示,它为暗物质的本质提供了一种新的见解,暗物质就像一个减缓自旋的平衡物。
在这项研究中,发表在皇家天文学会月刊研究人员分析了盖亚太空望远镜对一大群恒星的观测结果,这些恒星被称为大力神流,它们与棒子共振,也就是说,它们围绕星系旋转的速度与棒子旋转的速度相同。
这些恒星被旋转棒的引力困住了。同样的现象也发生在木星的特洛伊和希腊小行星上,它们围绕木星的拉格朗日点运行(在木星的前面和后面)。如果棒子的旋转速度减慢,这些恒星就会在星系中向外移动,保持它们的轨道周期与棒子的旋转周期相匹配。
研究人员发现,流中的恒星带有一种化学指纹——它们含有更重的元素(天文学中称为金属),证明它们已经远离银河系中心,那里的恒星和恒星形成气体的金属含量大约是外星系的10倍。爱博网站
利用这些数据,研究小组推断,这个由数十亿颗恒星和数万亿太阳质量组成的棒子,自最初形成以来,其自转速度至少减慢了24%。
共同作者Ralph Schoenrich博士(UCL物理与天文学)说:“天体物理学家长期以爱博网站来一直怀疑银河系中心的旋转棒正在减速,但我们已经发现了这种情况发生的第一个证据。
“减缓这种旋转的平衡物一定是暗物质。到目前为止,我们只能通过绘制星系的引力势并减去可见物质的贡献来推断暗物质。
“我们的研究提供了一种新的暗物质测量方法——不是测量它的引力能,而是测量它的惯性质量(动态响应),这减慢了暗物质的自旋速度。”
该研究的合著者、牛津大学博士生千叶Rimpei Chiba说:“我们的发现为限制暗物质的本质提供了一个迷人的视角,因为不同的模型将改变星系棒上的惯性引力。”
“我们的发现也给其他引力理论提出了一个主要问题——由于它们在光晕中缺乏暗物质,它们预测没有,或者明显太小。”
像其他星系一样,银河系被认为是镶嵌在暗物质的“光环”中,远远超出了它的可见边缘。
暗物质是看不见的,它的性质是未知的,但它的存在是从星系的行为推断出来的,好像它们被远远超过我们所能看到的质量所笼罩。据认为,宇宙中暗物质的数量大约是普通可见物质的5倍。
替代的引力理论,如修正的牛顿动力学,拒绝暗物质的概念,而是试图通过调整爱因斯坦的广义相对论来解释差异。
银河系是一个棒状螺旋星系,中间有一条粗大的恒星条,螺旋臂穿过棒状星系外的圆盘。棒子的旋转方向与星系相同。
这项研究得到了英国皇家学会、竹中奖学金基金会和科学技术设施委员会(STFC)的支持。
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