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蓋亞衛星揭秘銀河系總質素計算有誤?

2024-01-08科學

歐洲空間局(ESA)的蓋亞衛星的觀測結果讓天文學家們準確計算出了銀河系的總質素。結果表明,銀河系的總質素比之前的估計要少,僅相當於我們太陽的質素的2060億倍。

蓋亞數據是對銀河系最詳細的地圖,不僅提供了18億顆星星的位置,還提供了它們的速度 - 這大約是銀河系全部星星數量的2%。有了這些資訊,研究人員可以計算出它們的運動方式,這也間接反映了銀河系中的質素分布。研究人員發現,這種分布違反了他們的預期。

如果所有銀河系中的質素都由星星來追蹤的話,像我們這樣的螺旋星系應該有一個特定的速度分布。隨著距離中心的距離逐漸增加,星星應該變得越來越快,直到達到一個點,在那裏它們的速度將再次開始減慢。這就是所謂的開普勒下降。

在70年代,天文學家維拉·魯賓和艾拔·博斯瑪發現,螺旋星系並沒有像預期的那樣出現開普勒下降。它們星星的速度在整個盤上都保持恒定。他們解釋發生這種情況的方式是假設了一種無形的物質,這種物質的範圍超過了星系,質素比制造星星的物質多五倍。這就是著名的暗物質。

新的觀測結果表明,在銀河系的邊緣,即太陽所在位置的更遠處,速度正在顯示出開普勒下降。使用這些數據,研究團隊估計普通物質 - 星星、氣體雲、行星等 - 占了銀河系總質素的6千億太陽質素,這相當於銀河系總質素的三分之一。

對於普通星系來說,暗物質的比例應該是普通物質的五到六倍。然而,銀河系在這方面似乎並不平均。巴黎天文台的研究人員提出了關於宇宙模型和觀測估計之間明顯差異的可能解釋。

一個可能性是其他螺旋星系的測量結果需要重新評估。蓋亞專案與我們測量其他星系的方法非常不同。

或者,我們的銀河系周圍可能只有更少的暗物質。平均而言,螺旋星系每60億年就會碰撞另一個大約相同大小的星系。上一次這種情況發生在90億年前。

這項研究發表在【天文學與天體物理學】雜誌上。