关于暗物质几乎一无所知，但现在知道：暗物质在旧星系的边缘与在新星系的边缘表现不同（即暗物质在濒死星系中表现不同）。暗物质是我们在宇宙中看不到的东西，它构成了宇宙的大部分质量，但不发光。然而，它确实用引力拉动一切。宇宙中的一切都像是被我们看不见巨大而厚重的云所牵引，天文学家只是不确定那是什么东西。不过，2019年1月3日发表在《皇家天文学会月刊》(Monthly bulletin of the Royal Astronomical Society)上的一篇新论文有助于缩小这个范围。科学家们所知的大部分暗物质存在于“光环”（光晕）中，即星系中的云中。但有一个问题：根据计算机模拟，这些内核的行为并不像它们应该的那样。
博科园-科学科普：当研究人员模拟暗物质晕的行为时，这些结构通常会形成某种形状：星系中心密集的暗物质球，周围环绕着云雾缭绕的物质。天文学家称之为暗物质的“cusp-core”分布。但在现实中，许多星系的表现就好像暗物质在星系的外围运行，围绕着一个或多或少没有可见物质的“核心”。天文学家将这种差异称为“cusp-core核”问题。
对“cusp-core核”问题的普遍解释，被称为“自相互作用暗物质”(SIDM)模型，表明暗物质不仅完全存在于我们能够直接探测和理解的物理之外，而且还利用未知的力量作用于自身。如果暗物质与自身的相互作用不同于它与普通物质的相互作用，这就可以解释它是如何从星系中心向边缘运动。
在一个模拟中，随着新恒星的形成，暗物质从星系中心流出。右边那个星系的真实数据与模拟结果非常接近。图片：J. Read et al.
但新的研究表明，这种解释可能过于复杂。另一种力量可以将暗物质推离星系中心：暗物质加热。这指的是恒星形成过程中产生的强烈能量和风将暗物质推离星系中心(大多数新恒星形成的地方)。但是这种现象几乎没有直接的证据，即使有，也不清楚这种加热是否足以解释暗物质分布模型和观测结果之间的差异。然而，这篇新论文认为暗物质加热是正确的解释。作者研究了16个矮星系，大致分为两类：数十亿年前停止形成恒星的星系，以及最近停止或仍在形成恒星的星系。研究人员发现，较老、较不活跃的星系往往有暗物质“cusp-core”——在中心有大量暗物质的区域，更活跃的星系往往有空洞核心。新发现表明暗物质加热是真实存在，在暗物质的行为中起着重要作用。
那些很久以前就停止形成恒星的星系，也没有足够的能量将暗物质推离星系中心。在这些情况下，暗物质的表现就像简单模型预测的那样。更活跃的恒星形成星系有更多的热量，这使得那里的暗物质偏离了模型。如果这个发现是正确的，它缩小了暗物质可能是什么的可能性，虽然不是戏剧性的：它只是某种会被吹出一个有很多新恒星星系中心的东西。这个结果可能意味着没有必要提出各种奇怪的暗物质性质来解释物质的行为。然而，没有什么是确定的。研究人员在论文中承认，他们研究所依赖的模拟暗物质的方法受到了一些批评。可能还有其他的星系，它们的性质介于“cusp-core”和核心模型之间，这将使新的发现复杂化。
博科园-科学科普｜参考期刊文献:《皇家天文学会月报》
文: Rafi Letzter/Live Science
DOI: doi.org/10.1093/mnras/sty3404
发表于 2019-2-12 06:09
