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出版了银河系最外层的整个天空的新地图-它可能提供暗物质理论的新检验

天文学家已经发布了我们银河系最远部分的所有天空的新地图。 资料来源:NASA / JPL-Caltech / NSF / R. Hurt

新计划的亮点是恒星的觉醒,这是由一个小星系驱使与 银河系。 该地图还可以提供暗物质理论的新检验。

天文学家使用来自 美国宇航局 欧洲航天局(ESA)望远镜发布了一张关于我们银河系最遥远区域的整个天空的新地图。 该区域被称为银河系光环,位于构成中央盘(称为银河系)的螺旋形螺旋臂的外部,并且人烟稀少。 尽管光环可能看起来大部分都是空的,但它也有望包含一个巨大的暗物质储存库,这是一种神秘且看不见的物质,据信构成了宇宙中大部分物质。

新地图的数据来自欧洲航天局(ESA)的盖亚(Gaia)任务和美国宇航局(NASA)的近地物体红外探测仪(NEOWISE),该卫星的工作时间为2009年至2013年,名称为WISE。 该研究使用的是航天器在2009年至2018年之间收集的数据。

该可视化显示了银河系的中心盘和附近的一个较小的星系,称为大麦哲伦星云。 全天空的新星图绘制银河系外围区域(称为银河系晕)中恒星的位置,距银河系中心约200,000光年至325,000光年。 图片来源:NASA /喷气推进实验室-Caltech / NSF /R。 Garavito Camargo和J. 比斯拉

新的地图揭示了一个名为大麦哲伦星云(LMC)的小星系-之所以命名,是因为它是绕银河系旋转的两个矮星系中最大的-像银河上的船一样穿越银河系的光晕,产生了引力在他身后的星辰中唤醒那个醒来。 LMC距地球约160,000光年,不到银河系质量的四分之一。

虽然光环的内部设置在较高的水平 健康这是第一张提供类似晕圈外部区域图像的地图,已发现人们保持警惕-距银河系中心约200,000光年至325,000光年。 先前的研究表明存在清醒现象,但整个天空图确认了它的存在并提供了其形状,大小和位置的详细说明。

光环的这种干扰还为天文学家提供了研究他们无法直接观察到的东西:暗物质的机会。 尽管它不发射,反射或吸收光,但在整个宇宙中都观察到了暗物质的引力作用。 人们认为会在上面建造星系的支架上创建一个支架,这样,如果没有它们,星系会随着旋转而飞散。 暗物质在宇宙中的普遍性估计是所有发光和/或与光相互作用的物质(从恒星到行星再到气体云)的五倍。

尽管关于暗物质性质的理论很多,但都表明暗物质必须存在于银河系的光环中。 如果是这样,那么当LMC在该区域航行时,它也会留下一道暗物质。 在新的恒星图中观察到的觉醒被认为是这种暗物质觉醒的轮廓。 星星就像这片看不见的海洋表面上的叶子,随着暗物质的变化而改变位置。

暗物质和麦哲伦星云之间的相互作用对我们的银河系具有重要意义。 当LMC绕着银河系运转时,暗物质的引力会拉动LMC并减慢其速度。 这将导致矮星系的轨道越来越小,直到大约20亿年后银河系最终与银河相撞。 这些合并可能是整个宇宙中大型星系增长的主要驱动力。 实际上,天文学家认为银河系与大约100亿年前的另一个小星系合并了。

“夺取一个较小星系的能量,不仅是LMC与银河系合并的原因,而且也是 全部 哈佛大学天文学博士生,新论文的合著者罗汉·奈多(Rohan Naidoo)说:“银河系合并发生了。” “我们地图上的微调确实证实了我们关于星系如何融合的基本情况!”

难得的机会

该论文的作者还认为,新的图谱以及其他数据和理论分析,可能会提供有关暗物质性质的各种理论的检验,例如暗物质是否由诸如普通物质之类的颗粒组成,以及它们的作用是什么。属性。 这些颗粒。

哈佛大学教授,天体物理学中心的天文学家查理·康罗伊说:“你可以想象,如果船在水中航行或在蜂蜜中航行,船后的警惕性会有所不同。” 该研究的合著者哈佛大学和史密森学会。 “在这种情况下,清醒的性质取决于我们应用的暗物质理论。”

康罗伊(Conroy)领导的团队绘制了光环中1,300多颗恒星的位置图。 尝试测量从地球到大部分恒星的确切距离时面临的挑战:经常无法分辨恒星是昏暗,接近还是明亮还是遥远。 该小组使用了来自ESA盖亚任务的数据,该数据提供了天空中许多恒星的位置,但无法测量银河外围区域与恒星的距离。

在确定了最可能出现在日冕中的恒星之后(因为它们未明确存在于我们的银河系或LMC中),研究小组搜索了属于一类具有特定光“特征”的巨星,这些星可以被NEOWISE探测到。 了解选定恒星的基本特征后,团队便可以知道它们与地球的距离并创建新的地图。 它绘制了一个距离银河系中心约200,000光年或预计LMC活动将开始的区域,并延伸了约125,000光年的区域。

在了解到位于图森的亚利桑那大学的一组天体物理学家制作计算机模型来预测银河光环中暗物质的外观之后,康洛伊和他的同事们激发了寻求LMC唤醒的灵感。 这两个小组共同开展了这项新研究。

新研究中包括了亚利桑那团队的模型,该模型预测了新地图中揭示的恒星唤醒的整体结构和特定位置。 一旦数据确认模型正确,团队就可以确认其他调查也表明了什么:LMC可能在银河系的第一个轨道上。 如果较小的星系已经绕过多个轨道,则唤醒的形状和位置将与观测到的明显不同。 天文学家认为,LMC是在与银河系和附近另一个星系M31相同的环境中形成的,并且它即将完成围绕我们银河系的第一个长轨道(约有130亿年的历史)。 由于它与银河系的相互作用,它的下一个轨道将短得多。

亚利桑那大学天文学博士生Nicholas Garavito-Camargo说:“通过观测数据证实了我们的理论预测,这说明我们对包括暗物质在内的两个星系之间相互作用的理解是正确的。” 本文中使用的表格。

新地图还为天文学家提供了难得的机会来测试我们银河系中暗物质(水或蜂蜜)的特性。 在这项新研究中,Garavito-Camargo及其同事使用了一种称为冷暗物质的常见暗物质理论,该理论相对较好地拟合了观测到的星图。 亚利桑那大学团队现在正在运行使用不同暗物质理论的模拟,以了解哪种暗物质与恒星中的觉醒最匹配。

该研究的合著者,亚利桑那大学助理教授约蒂娜·比斯拉说:“这是一组特殊的情况,共同创造了这种情况,使我们能够检验暗物质理论。” “但是我们只能通过将此新图与我们构建的暗物质模拟相结合来实现此测试。”

WISE航天器于2009年发射升空,在完成其主要任务后于2011年进入休眠状态。 2013年9月,NASA重新启动了该航天器,其主要目标是勘测近地天体(NEO),并将该任务和航天器更名为NEOWISE。 位于南加州的NASA喷气推进实验室为NASA科学任务部管理和运营WISE。 该任务是由美国宇航局探索者计划竞争性选择的,该计划由该机构位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理。 NEOWISE是美国加州理工学院和亚利桑那大学下属的喷气推进实验室(JPL)的项目,得到了NASA行星防御协调办公室的支持。

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