發現新恆星 暗物質扮關鍵角色

文/郭宣含 |2021.03.18
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文/郭宣含
在我們的銀河系周圍,有數十個矮星系逐漸遭到銀河系吸收吞噬。這些矮星系被認為是宇宙中最早星系的殘留物,就像是「星系化石」。
最近美國麻省理工學院(MIT)天體物理學家團隊注意到距離地球16萬3000光年外的地方,有一個超暗的矮星系叫作「杜鵑座II」(Tucana II),它是宇宙最古老的星系之一。這篇研究刊登於《自然天文學》期刊中。
科學家原本就知道,杜鵑座II有些古老恆星可能在宇宙大爆炸後馬上就形成。如今科學家又發現杜鵑座II外圍有9顆古老恆星,顯示這個星系可能有更廣泛的暗物質暈(dark matter halo),而且也可能暗示多數古老星系的暗物質(dark matter)可能超乎預期。
暗物質暈 超乎預期
簡單來說,暗物質是一種看不見的質量;暗物質之所以為「暗」,是因為它們無法被看到,但又能透過它們的重力效應,察覺到其存在。天文學家在1960年代開始建構相關理論。暗物質占85%的宇宙物質,以及約1/4的總質密度。雖然目前科學家仍無法找到暗物質的候選粒子,但可觀察到其對星系等宇宙中大規模結構的影響。
最典型的例子就是暗物質暈,目前只能透過其產生的重力影響觀察到,這表示某個區域有高密度物質包圍並牽引著星系、星系群和星系團。天文學家透過觀察星系運轉曲線,來判斷是不是有暗物質暈存在,因為這些運動不符合可見物質數量足以產生的引力影響。
科學家觀察杜鵑座II是否有更老的恆星時,在這個星系的邊緣發現9顆新的恆星,並從恆星排列結構確認牽引它們的星系不是來自外部,而是杜鵑座II本身。因為這些恆星離星系中心很遠,這暗示杜鵑座II的暗物質暈範圍,可能要比原先天文學家所預估大3到5倍,才能牽引遠處的恆星。

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