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不明力量踩刹车:银河系正转得越来越慢,科学家认为只有一种可能

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星空天文 2021-06-16 07:07

暗物质正导致银河系中心自转速度变慢。

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银河系概念图。我们无法直接看到银河系的全貌,因为我们“身在此山中”。Pablo Carlos Budassi

近日,伦敦大学学院和牛津大学的研究人员通过观测发现,贯穿银河系中心的棒状结构,其自转速度自诞生以来下降了近四分之一。

银河系并非纯粹的漩涡星系,而是一个所谓的棒旋星系。也就是说有一个棒状结构贯穿了银河系的中心。科学家其实早就认为,银心棒状结构的自转速度正在衰减。但是一直以来得不到观测数据的佐证。

这一次,研究人员把目光放在了银心棒状结构外围的一组恒星身上。

这组恒星被称为“赫拉克勒斯”星流,它们在棒状结构的外围围绕银心运行。引力使得这些恒星处于被俘获的状态——如同太阳系内那些位于拉格朗日点的天体一般。处于这种状态下的星流会和银心棒状结构的自转保持同步。假如棒状结构的自转速度变慢,这些恒星就会逐渐朝向远离银心的方向迁徙,这样才能继续和棒状结构的自转周期保持一致。

研究人员在观测中发现,“赫拉克勒斯”星流恒星的重元素含量,和银心恒星的重元素含量一致,表明它们是从银心方向逐渐迁徙至此的。而这些恒星的迁徙表明,银心棒状结构的自转一直处于一个减速的过程中。

综合各方数据,科研人员推断,银心棒状结构的自转速度,自其诞生之初到现在,下降了至少24%。

这是科学家第一次通过测量,对银心棒状结构自转速度变慢的预言进行验证。

导致银心棒状结构自转减速的原因是暗物质。

银河系和其他星系一样,笼罩在一个巨大的暗物质晕中。暗物质的惯性质量,会导致银心棒状结构的自转速度变慢。

这也是科学家第一次使用非引力能的方法,对暗物质的存在进行探测。它为暗物质理论研究提供了一个新的视角。与此同时,也让那些试图通过修改引力理论来解释暗物质现象的科学家,遇到了一个难以克服的困难——只有暗物质的存在,才可以解释银心棒状结构自转减速之谜。而任何替代版本的引力论,甚至都无法作出这样的预言。

参考

Tree-ring structure of Galactic bar resonance

http://dx.doi.org/10.1093/mnras/stab1094

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责任编辑:谭杰_NBJS15424
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