我天文学家发现奇特矮星系 对标准宇宙学模型提出质疑

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发布时间:2019-11-28 12:27

人民网北京11月27日电(赵竹青)北京时间26日凌晨,国际科学期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)在线发布我国天文学家的一项重要发现:在近邻宇宙有一类特殊的矮星系,在其几万光年的半径内,都主要由重子物质构成,暗物质只占其中一小部分。这与目前在标准宇宙学模型下的矮星系形成理论预言相违背,从而对冷暗物质的本质提出质疑,对经典的矮星系形成理论提出挑战。

在以暗能量和冷暗物质主导的标准宇宙学模型下,星系在暗物质晕中形成和演化。在大质量的系统中,重子比例可达到宇宙的平均值,这一比例随着暗晕质量的减小迅速降低。由于低质量系统束缚重子的能力比较弱,在矮星系系统中,通常认为其重子物质含量相对于暗物质是非常少的,这也在我们银河系和本星系群的卫星星系中得到证实。不同于大的星系,在这些卫星星系中,即使在半光半径之内,都是暗物质主导的。遗憾的是,由于矮星系的光度非常暗,目前关于矮星系中的动力学研究只能局限在非常近邻的宇宙中,大部分在本星系群内或者本星系群周围。

该工作以中国科学院国家天文台郭琦研究员领衔的科研团队为首,联合北京大学和清华大学的科研团队共同完成。研究人员结合斯隆数字化光学巡天和Arecibo的中性氢巡天结果,首次对本星系群外的矮星系的动力学展开统计研究。他们发现了一类特殊的矮星系,不同于以往的观测数据和数值模拟的预言结果,这些矮星系在HI覆盖的区域都是由重子物质主导的。中性氢覆盖区域通常在几万光年,在典型的矮星系系统中, 该区域的暗物质质量是重子物质质量的十到几百倍。特别地,他们发现的这类矮星系大部分是孤立系统,并不会受到外界环境的影响。目前,在标准宇宙学模型下,没有任何理论或者数值模拟能够解释这类星系的形成。

这一发现对标准宇宙学模型,以及该模型下的星系形成理论提出了重大质疑,促使人们重新审视暗物质的本质——温暗物质或者Fuzzy暗物质模型将更易于解释此类矮星系的形成。另一方面,极端条件下的重子过程也提供了可能的一种解释。回答这些问题将需要进一步借助更先进的望远镜。

(责编:赵竹青、吕骞)

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