與銀河系碰撞的古老矮星系可能有助於尋找暗物質

天體物理學家首次計算出一個矮星系的原始質量和大小,該星系在數十億年前與銀河系的碰撞中被撕碎。重建最初的矮星系,其恆星今天以恆星 “潮汐流”的形式穿過銀河系,將幫助科學家了解像銀河系這樣的星系是如何形成的,並可能有助於尋找我們銀河系中的暗物質。

幾十億年前,這個矮星系和銀河系附近其他類似的星系被拉入大星系。當每個矮星系與銀河系凝聚在一起時,它的恆星被”潮汐力”拉動,與地球上產生潮汐的那種差異力相同。潮汐力扭曲了矮星系,並最終將其撕裂,將其恆星拉伸成潮汐流,甩向整個銀河系。這樣的潮汐合併相當普遍,紐伯格估計,被吸收到銀河系的”移民”恆星構成了銀河系光環中的大部分恆星,光環是圍繞中心盤旋臂的大致球形的恆星雲。

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潮汐流恆星的位置和速度帶有關於銀河系引力場的信息。重建矮星系是一項研究任務,它結合了來自恆星調查、物理學和紐伯格的[email protected]分佈式超級計算機的數據,該計算機利用志願者捐贈的1.5 petaflops(一種計算機處理速度的衡量標準)的家用計算機能力。這種大量的處理能力使其有可能模擬大量具有不同形狀和大小的矮星系的毀滅,並確定一個最符合我們今天看到的恆星潮汐流的模型。

根據2022年2月17日發表在《天體物理學雜誌》上的論文,研究團隊估計其恆星今天形成恆星流的原始星系總質量為我們太陽質量的2×107倍。然而,在這個質量中,估計只有1%多一點是由像恆星這樣的普通物質組成的。其餘的被認為是一種被稱為暗物質的假設物質,它施加引力,但我們無法看到,因為它不吸收或發出光。

暗物質的存在將解釋我們可以看到的物質質量的引力與解釋星系的形成和運動所需大得多引力之間的差異。來自暗物質的引力估計占宇宙中物質的85%之多,落入矮星系的潮汐流恆星可以用來確定暗物質在我們銀河系的位置。潮汐流恆星是我們銀河系中唯一可以知道它們在過去位置的恆星。通過觀察沿潮汐流的恆星的當前速度,並知道它們過去都在差不多的地方,並以相同的速度移動,我們可以計算出沿該流的重力變化有多大。而這將告訴我們暗物質在銀河系中的位置。

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