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銀河系暗物質(zhì)暈是何形狀?中國團隊首創(chuàng)“時光動畫”揭示為扁橢球
2024年07月02日 15:12 中國新聞網(wǎng)

  中新社北京7月2日電 (記者 孫自法)記者2日從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉,基于該臺郭守敬望遠鏡(LAMOST)、歐洲空間局蓋亞(Gaia)衛(wèi)星數(shù)據(jù),中國天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊首創(chuàng)“時光動畫”新方法,利用不同年齡的造父變星樣本直接測量出銀盤翹曲的進動方向和速率,在此基礎(chǔ)上最新研究揭示,當(dāng)前銀河系的暗物質(zhì)暈形狀為接近球形的扁橢球。

  這項天文學(xué)重大研究進展由中國科學(xué)院大學(xué)、中國科學(xué)院國家天文臺、北京大學(xué)和上海交通大學(xué)聯(lián)合主導(dǎo)完成,合作伙伴還包括北京師范大學(xué)、美國圣母大學(xué)等機構(gòu)的天文學(xué)家,相關(guān)成果論文近日在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然·天文》在線發(fā)表。審稿人評價稱,“時光動畫”是一項新穎且深具說服力的方法,并首次精確測定出進動的方向和速率。

 左圖:旋轉(zhuǎn)的陀螺在重力力矩下產(chǎn)生進動;右圖:類比陀螺,銀盤翹曲在暗物質(zhì)暈的力矩下“翩翩起舞(進動)”(圖片來自上海交通大學(xué)設(shè)計學(xué)院侯開元、董占勛制作的藝術(shù)想象圖)。中國科學(xué)院國家天文臺/供圖
左圖:旋轉(zhuǎn)的陀螺在重力力矩下產(chǎn)生進動;右圖:類比陀螺,銀盤翹曲在暗物質(zhì)暈的力矩下“翩翩起舞(進動)”(圖片來自上海交通大學(xué)設(shè)計學(xué)院侯開元、董占勛制作的藝術(shù)想象圖)。中國科學(xué)院國家天文臺/供圖

  論文共同第一作者和通訊作者、中國科學(xué)院大學(xué)/中國科學(xué)院國家天文臺黃樣副教授介紹說,在近鄰宇宙中,大多數(shù)的盤狀星系其實都不是一個完美的圓盤,而是在外區(qū)表現(xiàn)出像薯片一樣的彎曲狀態(tài),天文學(xué)家稱之為“翹曲”。銀河系作為一個典型的盤狀星系,也不例外地表現(xiàn)出翹曲特征。

  在本項研究中,研究團隊利用蓋亞衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的2600顆年輕經(jīng)典造父變星作為銀河系翹曲的示蹤天體,并結(jié)合郭守敬望遠鏡巡天數(shù)據(jù)精確測量這2600顆經(jīng)典造父變星的距離和年齡,首創(chuàng)“時光動畫”方法,精確描繪出距今2.5億年間不同年齡切片的銀盤三維結(jié)構(gòu)。通過動畫“放映”方式,該研究清晰揭示出銀盤翹曲的演化過程,發(fā)現(xiàn)翹曲沿著逆太陽旋轉(zhuǎn)方向以每百萬年0.12度的速率進動。

不同年齡切片的造父變星構(gòu)建的銀盤三維結(jié)構(gòu)以及翹曲節(jié)點線隨樣本年齡的變化(斜率即為翹曲進動速率)。中國科學(xué)院國家天文臺/供圖
不同年齡切片的造父變星構(gòu)建的銀盤三維結(jié)構(gòu)以及翹曲節(jié)點線隨樣本年齡的變化(斜率即為翹曲進動速率)。中國科學(xué)院國家天文臺/供圖

  進一步的精細測量顯示,隨著造父變星樣本離銀心距離的增加,翹曲的進動速率逐漸減小。無論翹曲如何起源,其進動速率和方向都由銀河系內(nèi)盤與暗物質(zhì)暈共同決定。在扣除銀河系內(nèi)盤的貢獻后,研究團隊發(fā)現(xiàn),當(dāng)前包裹翹曲的銀河系暗物質(zhì)暈呈現(xiàn)出略微偏離球形的扁橢球形狀,目前只有這一形狀才能解釋翹曲的剩余進動大小。

  研究團隊總結(jié)表示,他們這項最新研究結(jié)果,為研究銀河系暗物質(zhì)暈的演化提供了重要錨點。(完)

責(zé)任編輯:王雨蜻

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