冷暗物質造成銀河系周圍「迷失的星系」

暗物質與氣體物質產生了相互作用，暗物質的存在解釋了銀河系周圍「迷失的衛星星系」。科學家相信，新的方法解釋了為什麼在銀河系周圍缺少理論預期的衛星星系。觀測和理論分析顯示，銀河系周圍不是「空空蕩蕩」的區域。通過計算機的模擬技術，科學家開發了新的計算星系如何形成的模型，他們的計算結果顯示，與實際觀測到的數量相比，更多的小型星系「潛藏」在在銀河系的周圍，天文學家隨之提出了問題，這些小型星系去哪兒了？它們也許迷失在什麼地方，天文學家通過什麼觀測手段發現它們的蹤跡？

科學家曾經預測，有更多的星系出現在我們銀河系的周圍，新的研究方法對目前廣泛認可的冷暗物質理論提出了質疑，冷暗物質是看不見的極為神秘的一種物質，它們的作用機制有待科學家的探明。現在，英國杜倫大學粒子物理現象學研究所的宇宙學家、粒子物理學家和法國的科學家同事開展了合作研究，他們找到了一種具有潛在影響力的解決方案，科學團隊的研究成果發表在英國皇家天文學會出版的《月度通訊》雜誌。暗物質粒子具有引力作用，它們和光子、中微子一類粒子產生了相互的作用，在年輕時期的宇宙引起了暗物質的分散現象，暗物質團塊、或暗物質暈團在早期宇宙「成群結隊」地出現，暗物質通過引力作用捕獲了星系之間的氣體物質，而星系之間的氣體物質形成了恆星和星系物質材料的來源，減少氣體物質相當於減少了星系形成的物質材料，預期數量的在銀河系周圍的衛星星系難以形成。

分散的暗物質粒子消解了在銀河系周圍聚集的氣體物質，通過捕獲氣體的形式阻礙了更多星系的形成，在銀河系周圍難以存在預期數量的衛星星系，銀河系周圍缺少衛星星系的事實得到了合理解釋。文章的主要作者、杜倫大學粒子物理現象學研究所的席琳·布恩解釋說，科學家不知道暗物質與普通物質粒子相互作用的強度，科學團隊開始採用計算機的模擬方法，試圖找到兩者數量之間的對應關係。他們將分散的暗物質粒子調試在合適的層級，從而改變了小型星系的形成數量，從中得到了暗物質作用的物理機制，關鍵的問題是找到暗物質和其它普通物質粒子相互作用的數量關係，他們從粒子物理學的微觀尺度測量了在銀河系周圍旋轉的星系受到怎樣的影響，測量結論提供了一個有價值的科學案例。

為什麼在銀河系周圍沒有形成更多的星系？目前的理論準備了幾種版本的解釋，一種版本的理論解釋是將其中的原因理解為熱力學的作用，第一代恆星產生的熱量消解了恆星形成所需要的氣體物質。杜倫大學研究團隊的新發現給出了另一種版本的理論解釋，他們找到了替代性的理論和檢驗技術，從數量上探測冷暗物質和其它物質粒子的相互作用。不能忽略暗物質的作用，宇宙絕大部分的物質由暗物質粒子組成。新的計算模型解釋了宇宙兩種物質的相互關係，預測和驗證了實際觀測的銀河系周圍的小星係數量，為什麼觀測的數量少，而理論預測的數量多？在計算機的模擬中讓冷暗物質發揮了稍多的作用，加大了一些冷暗物質和其它物質的作用強度，與過去理論預測的數量相比，在銀河系周圍轉動的小星係數量出現了顯著下降，銀河系周圍顯得空曠、沉寂。杜倫大學的科學團隊使用了COSMA超級計算機，它是英國DIRAC超級計算機框架的一個組成部分，歐盟、英國科學和技術設施委員會為科學項目提供了資金支持。

（編譯：2014-9-10）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！