大麥哲倫星云。圖片來源：Camille

天文學(xué)家利用美國(guó)宇航局（NASA）和歐洲航天局（ESA）望遠(yuǎn)鏡在2009年至2018年間收集的數(shù)據(jù)，描繪了一幅新的銀河系最外層區(qū)域的全天地圖。這個(gè)區(qū)域被稱為銀河暈，位于形成銀河系可辨認(rèn)的中央盤旋臂之外，星星稀疏分布。盡管光暈看起來幾乎是空的，但它被預(yù)測(cè)含有大量的暗物質(zhì)。相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然》。

這張新地圖揭示了大麥哲倫星云（LMC）是如何像一艘船一樣穿過銀河暈，它的引力還在其后的恒星中產(chǎn)生尾流。LMC距離地球約16萬光年，質(zhì)量不到銀河系的1/4，是環(huán)繞銀河系的兩個(gè)矮星系中較大的一個(gè)。

雖然銀河暈的內(nèi)部已經(jīng)被高精度地繪制過，但這是首次提供了銀河暈外部區(qū)域的類似地圖。研究人員還在那里發(fā)現(xiàn)了尾流——距離銀河系中心大約20萬光年到32.5萬光年。之前的研究暗示了尾流的存在，但新圖證實(shí)了它的存在，并提供了其形狀、大小和位置的詳細(xì)數(shù)據(jù)。

銀河暈中的這種擾動(dòng)也為天文學(xué)家提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，以研究他們無法直接觀測(cè)到的東西——暗物質(zhì)。雖然暗物質(zhì)不會(huì)發(fā)射、反射或吸收光，但它的引力影響已經(jīng)在整個(gè)宇宙中被觀察到。人們認(rèn)為暗物質(zhì)創(chuàng)造了一個(gè)構(gòu)造星系的腳手架，如果沒有它，星系就會(huì)在旋轉(zhuǎn)時(shí)飛散。據(jù)估計(jì)，在宇宙中，暗物質(zhì)是所有發(fā)射光以及和光相互作用的物質(zhì)的5倍。

盡管關(guān)于暗物質(zhì)的性質(zhì)有多種理論，但都表明暗物質(zhì)應(yīng)該存在于銀河暈。如果是這樣的話，那么當(dāng)LMC穿過這一區(qū)域時(shí)，它應(yīng)該也會(huì)在暗物質(zhì)中留下痕跡。研究人員表示，在新的星圖中觀察到的尾流被認(rèn)為是暗物質(zhì)尾流的輪廓；星星就像這片看不見的“海洋”表面的樹葉，它們的位置隨著暗物質(zhì)的變化而變化。

暗物質(zhì)和LMC之間的相互作用對(duì)銀河星系有很大的影響。當(dāng)LMC繞銀河系運(yùn)行時(shí)，暗物質(zhì)的引力會(huì)拖拽LMC并使其減速。這將導(dǎo)致矮星系的軌道越來越小，直到大約20億年后，該星系最終與銀河系相撞。這些合并可能是宇宙中大質(zhì)量星系成長(zhǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。事實(shí)上，天文學(xué)家認(rèn)為銀河系在大約100億年前與另一個(gè)小星系發(fā)生了合并。

“能量掠奪不僅是LMC與銀河系合并的原因，也是所有星系合并發(fā)生的原因?！惫鸫髮W(xué)天文學(xué)專業(yè)博士生、論文合著者Rohan Naidu 說，“新圖上的尾跡證實(shí)了我們對(duì)星系融合的基本認(rèn)識(shí)是正確的。”(文樂樂)

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03385-7

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