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暗物质是出了名的难以研究。天文学家基本上是看不见它们的,因为它不能被直接观测到。因此,天文学家只能依靠光的引力透镜等效应,来绘制其在宇宙中的存在图。这种方法适用于其他星系,但不适用于我们自己的星系。

为了绘制银河系中的暗物质,我们主要依赖于银河系中恒星的运动。由于暗物质通过引力吸引普通物质,该方法适用于星系中有恒星的区域。不幸的是,大多数恒星都位于银河平面上,这使得很难绘制出该平面上下的暗物质。但最近的一项新研究提出了一种利用逃逸恒星来绘制银河系更多暗物质的方法。

银河系中的大多数恒星都受到引力的束缚。这意味着它们将在银河系中度过一生。它们可以像我们的太阳一样绕着银河系中心旋转,但它们的移动速度不够快,无法逃脱银河系的引力。但是,有些恒星确实有足够的速度可以逃脱。它们被称为“逃逸恒星”,或“超高速恒星”。通过与黑洞或超新星的近距离接触,它们获得了巨大的速度,并正处在离开银河系的路上。

对于这项最新研究来说,幸运的是,“超高速恒星”通常有一条远离星系平面的路径。所以,我们可以研究暗物质如何影响它们,来绘制我们银河系中的暗物质图。

上图:我们认为暗物质围绕着银河系形成了一个光晕。

然而,这里有一个陷阱。每颗超高速恒星的速度主要取决于给予它们推动力的相互作用。我们不能简单地看着一颗恒星,然后说它移动得越快,附近的暗物质就越少。相反,该团队研究了超高速速度和方向的分布,以给出暗物质的统计观点。因此,如果从统计上讲,超高速恒星倾向于在特定方向上移动得更慢,那就可以告诉我们暗物质的分布情况。

不幸的是,目前已知的“超高速恒星”只有几十颗,这还不足以绘制一幅良好的暗物质图。因此,该团队基于暗物质是否以球体、扁平椭球体或其他形状围绕银河系,创建了一个“超高速恒星”的模拟样本。

他们发现,我们目前拥有的样本与暗物质的对称分布(球体或椭球体)一致,并且可以通过400-800颗超高速恒星的样本进一步确定暗物质的形状。虽然,这比我们目前拥有的数量要多得多,但新的望远镜和天空巡天将在未来探测到这些数字。

“超高速恒星”并不是我们绘制星系暗物质的唯一工具,但这项研究表明,它们可以是一个强大的工具。它给了我们进一步的动力去寻找和追踪这些高速行驶的恒星。在它们永远离开银河系之前,它们可能还要给我们上一堂课。

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