天文学家发现星系的旋转曲线会无限远地保持平坦 挑战现有宇宙学模型

天文学家发现星系的旋转曲线会无限远地保持平坦 挑战现有宇宙学模型 凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的科学家们在一项突破性发现中挑战了人们对宇宙学的传统认识,他们发现的新证据可能会重塑我们对宇宙的认识。托比亚斯-米斯特尔(Tobias Mistele)是凯斯西储大学文理学院天文学系的一名博士后学者,他利用"引力透镜"开创了一种革命性的技术,以深入探索神秘的暗物质领域。他发现,星系的旋转曲线在数百万光年内都保持平坦,看不到尽头。科学家们以前认为,星系的旋转曲线一定会随着窥探太空的距离越远而下降。弱透镜旋转曲线建模。资料来源:凯斯西储大学传统上,星系内恒星的行为一直令天文学家感到困惑。根据牛顿万有引力理论,外围的恒星由于引力减弱,运行速度应该较慢。但天文学家并没有观测到这一现象,从而推断出暗物质的存在。但即使是暗物质光环也应该走到尽头,因此旋转曲线不应该无限期地保持平坦。米斯特尔的分析打破了这一预期,提供了一个惊人的启示:我们所说的暗物质的影响远远超出了之前的估计,从银河系中心至少延伸了一百万光年。托比亚斯-米斯特尔。资料来源:凯斯西储大学这种长程效应可能表明,我们所理解的暗物质可能根本不存在。"这一发现对现有模型提出了挑战,"他说,"这表明要么存在巨大延伸的暗物质晕,要么我们需要从根本上重新评估我们对引力理论的理解。"文理学院天文学系教授兼主任斯泰西-麦高(Stacy McGaugh)说,米斯特尔的研究成果将发表在《天体物理学期刊通讯》上,它突破了传统的界限。"这一发现影响深远,"麦高说。"它不仅可以重新定义我们对暗物质的理解,还召唤我们探索其他引力理论,挑战现代天体物理学的根本结构。"米斯特尔在研究中使用的主要技术引力透镜是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象。从本质上讲,当一个大质量天体(如星系团,甚至一颗大质量恒星)使来自遥远光源的光线路径发生弯曲时,就会产生引力透镜现象。发生这种光弯曲的原因是物体的质量扭曲了其周围的时空结构。星系对光线的这种弯曲在比预期大得多的尺度上持续存在。斯泰西-麦高(Stacy McGaugh)。资料来源:凯斯西储大学作为研究的一部分,Mistele 在图表上绘出了所谓的 Tully-Fisher 关系图,以突出星系的可见质量与其旋转速度之间的经验关系。"我们知道这种关系的存在,"米斯特尔说。"但并不明显的是,走得越远,这种关系就越牢固。这种行为会持续多久?这是一个问题,因为它不可能永远持续下去。"Mistele 说,他的发现强调了在科学界进一步探索和合作的必要性,以及对其他数据进行分析的可能性。McGaugh 指出,国际粒子物理学界为探测和识别暗物质粒子做出了艰苦卓绝的努力,但迄今为止仍未取得成功:"要么暗物质光环比我们预期的要大得多,要么整个范式都是错误的。"提前预测到这一行为的理论是莫蒂-米尔格罗姆(Moti Milgrom)在1983年作为暗物质的替代理论提出的修正引力理论MOND。因此,对这一结果的显而易见而又难免引起争议的解释是,暗物质是一个嵌合体;也许它的证据指向了某种新的引力理论,超越了爱因斯坦教给我们的理论。编译来源:ScitechDailyarXiv:2406.09685 ... PC版: 手机版:

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天文学家揭示暗物质在星系演化中的作用

天文学家揭示暗物质在星系演化中的作用 星系图像,左侧为恒星部分,右侧(负片)为星系光环中的暗物质。资料来源:Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) / EAGLE 团队传统上对星系演化的观测研究主要集中在普通物质的作用上,尽管普通物质只占星系质量的很小一部分。几十年来,人们一直在理论上预测暗物质对星系演化的影响。然而,尽管做了很多努力,人们对此并没有达成明确的共识。现在,由IAC团队领导的研究首次通过观测证实了暗物质对星系演化的影响。暗物质对星系的影响显而易见,因为我们可以测量它,但暗物质对星系演化的影响是有人提出过的,尽管我们没有观测研究它的技术。为了研究暗物质的影响,研究小组集中研究了星系中恒星的质量与从其旋转中可以推断出的质量(称为总动力质量)之间的差异。研究结果表明,恒星的年龄、金属含量、形态、角动量和形成速度不仅取决于这些恒星的质量,还取决于总质量,这就意味着要把暗物质成分包括在内,而暗物质成分符合对光环质量的估计。"我们看到,在恒星质量相等的星系中,恒星群的表现会因星系光环中暗物质的多寡而不同,换句话说,星系从形成到现在的演化过程会因星系所处的光环而改变。"文章合著者之一、IAC 研究员伊格纳西奥-马丁-纳瓦罗(Ignacio Martín Navarro)补充说:"如果星系所处的光环质量较大或较小,那么星系随时间的演化就会不同,这将反映在星系所含恒星的性质上。"今后,研究小组计划对距离银河系中心不同距离的恒星群进行测量,并证明恒星的特性对暗物质晕的依赖是否在所有半径范围内都保持不变。研究的下一步将是研究暗物质晕与宇宙大尺度结构之间的关系。这些暗物质光环并不是单独产生的,它们由细丝连接起来,构成了大尺度结构的一部分,被称为'宇宙网'。光环的质量似乎改变了星系的属性,但这可能是每个光环在宇宙网中所处位置的结果。在未来几年里,希望能够看到这种大尺度结构在我们所研究的范围内产生的影响。这项研究是基于卡拉阿托遗留整体场区(CALIFA)的260个星系进行的,卡拉阿托遗留整体场区是一个国际项目,在文章的另一位合著者赫苏斯-法尔孔-巴罗佐(Jesús Falcón Barroso)的协调下,IAC积极参与了该项目。他说:"这项调查提供了光谱信息和前所未有的星系空间覆盖范围。我们对这些星系进行了高分辨率观测,获得了它们运动特性的详细测量数据,这使我们能够非常精确地研究恒星的运动,从而推断出星系的总质量。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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天文学家实时观测黑洞的苏醒 2019 年末,此前不显眼的室女座星系 SDSS1335+0728 突然变得明亮许多。天文学家随后利用太空和地面望远镜跟踪了其亮度变化。根据发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上的研究,天文学家认为我们正在实时目睹一个超大质量黑洞的苏醒。超新星爆发等天文现象会让星系变得明亮,但通常只会持续几十天,最多数百天,而 SDSS1335+0728 的变亮持续至今,已有四年多时间,还在越来越亮。该星系距离地球 3 亿光年,2019 年 12 月加州 Zwicky Transient Facility 天文台观测到了它突然变亮,后续观测发现其中红外波长亮度增加了一倍,紫外线亮度增加了四倍,X 射线范围亮度至少增加 10 倍。变亮原因被认为是“活跃星系核”的形成,即星系中心的巨大黑洞在消耗周围的物质。 via Solidot

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