物理学家解释银河系中神秘的物理物质暗物质缺乏症

2022-01-30 20:12:00苏瑾薇导读加州大学河滨分校的物理学家领导的一项研究表明，有关暗物质性质的学家系中新理论有助于解释为什么距地球约6500万光年的一对星系中几乎不含神秘物质

加州大学河滨分校的物理学家领导的一项研究表明，有关暗物质性质的解释新理论有助于解释为什么距地球约6500万光年的一对星系中几乎不含神秘物质。

暗物质是银河不发光的，无法直接看到。神秘认为它构成了宇宙中85%的缺乏物质，其本质尚不为人所知。物理物质与普通物质不同，学家系中它不吸收，解释反射或发光，银河因此很难检测。神秘

流行的缺乏暗物质理论(称为冷暗物质或CDM)假定除重力外，暗物质粒子无碰撞。物理物质第二种新理论称为自相互作用暗物质或SIDM，学家系中提出了通过新的解释暗力自相互作用的暗物质粒子。两种理论都解释了宇宙整体结构是如何出现的，但是它们预测了星系内部区域暗物质的不同分布。SIDM表明，暗物质粒子在靠近银河系中心的星系内部晕圈中会强烈碰撞。

通常，可见的银河系由一个看不见的暗物质光晕所占据，该暗物质是一个围绕球团并通过重力保持在一起的，形状像球的浓缩材料团。但是，最近对两个超扩散星系NGC 1052-DF2和NGC 1052-DF4的观察表明，这对星系包含很少(如果有的话)暗物质，这对物理学家对星系形成的理解提出了挑战。天体观测表明，NGC 1052-DF2和NGC 1052-DF4可能是NGC1052的卫星星系。

UCR物理与天文学副教授Yu Hai-Bo Yu表示：“通常认为，暗物质在银河系中占主导地位。” “但是，NGC 1052-DF2和-DF4的观测表明，它们的暗物质与恒星质量的比率约为1，比预期的低300倍。为解决这一差异，我们认为DF2和DF4的光晕可能是由于与庞大的NGC 1052星系发生潮汐相互作用而失去了大部分质量。”

由UCR领导的团队使用复杂的模拟，通过NGC1052的潮汐剥离(通过银河潮汐力剥离物质)再现了NGC 1052-DF2和NGC 1052-DF4的特性。由于卫星星系无法利用自身的重力固定剥离的质量，因此有效地将其添加到NGC 1052的质量中。

研究人员同时考虑了CDM和SIDM方案。他们的结果发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上，表明SIDM形成了暗物质缺乏星系，例如NGC 1052-DF2和-DF4，远比CDM更有利，因为内部晕圈的潮汐质量损失更显着，并且恒星分布更加在SIDM中扩散。

该研究论文已被该杂志选为“编辑建议”，该荣誉是每周只有少数论文能够促进跨领域阅读。

Yu解释说，CDM和SIDM晕圈中都可能发生潮汐质量损失。在CDM中，内部光晕结构是“硬”的并且对潮汐剥离具有弹性，这使得典型的CDM光晕很难在潮汐场中失去足够的内部质量来适应NGC 1052-DF2和-DF4的观测。相反，在SIDM中，暗物质的自相互作用可能会将暗物质粒子从内部推向外部区域，从而使内部光晕“更蓬松”，并相应地增加了潮汐质量损失。此外，恒星分布变得更加分散。

于说：“即使在潮汐演化之后，典型的CDM 晕在内部区域仍然过大。”

接下来，研究小组将对NGC 1052系统进行更全面的研究，并探索新发现的具有新颖性质的星系，以更好地了解暗物质的性质。

研究论文的标题是“自相互作用暗物质和超扩散星系NGC1052-DF2和-DF4的起源”。