天文學家發現新方法，通過電影觀測法，可以準確測量暗物質暈影響下的銀河系彎曲進動速度

天文學家發現 銀河系螺旋盤的彎曲 在暗物質巨大質量的影響下向後靜動 這些暗物質形成了一個 圍繞我們銀河系的不可見光運 暗物質光運是圍繞在星系外圍的一種 由暗物質組成的巨大結構 由於暗物質是一種看不見的物質 而且它不與電磁力相互作用 因此無法通過光學手段直接觀測到 但它通過引力的作用 可以影響星系的運動和結構 暗物質光運質量 通過引力作用 維持星系的結構和穩定性 巨大的質量使得星系能夠保持其基本形狀 並防止其內部的恆星和氣體 因引力作用而散開 所以說 在宇宙結構形成過程中 暗物質光運起到了一個保護殼 像雞蛋一樣 暗物質光運的引力就是這個雞蛋的殼 普通物質如恆星和星系 就像裏面的氮氫和氮黃 被氮殼包裹在裏面 天文學家通過觀測 發現銀河系大約有三分之一的 螺旋星系的盤狀結構 都有明顯的彎曲 就像被彎曲的黑膠唱片 在以前的理論中 這通常是多種因素的結果 如科學家們認爲 銀行系在幾十億年前 曾經與另一個星系發生過碰撞 巨大的引力作用導致星系的發生融合 就像嫁接一樣 新進入的星系 還保留了一部分原有的形狀 最終在星系結構上形成了這種彎曲 然而 現在 天文學家們提出了一個新的觀點 就是如果只考慮銀河系的情況下 沒有外來的星系接入 科學家們認爲 如果要維持銀河系螺旋盤的彎曲 那主要因素 一定就是圍繞盤的暗物質光運 由於它巨大的引力 對銀河系螺旋盤施加了一個扭矩 使得螺旋盤發生了形變 而銀河系這種彎曲形變不是固定的 它會隨着時間移動 就像一個旋轉的陀螺會晃動一樣 具體來說 這種移動叫做靜動 意思是 彎曲的最高點或節點 當陀螺旋轉時 它的頂部並不是完全靜止的 而是會圍繞一個圓圈晃動 這種晃動就是靜動 對於銀河系來說 銀河系螺旋盤的彎曲的峯值 隨着時間的推移發生了緩慢移動 意味着它的彎曲形狀 會隨着時間在空間中移動 而不是保持固定不變 這種現象是由於外部力的作用導致的 這外部力就是暗物質運 然而 測量銀河系螺旋盤彎曲的靜動速度 在過去被證明 是十分具有挑戰性的 以前的計算方式是試圖使用明亮 但古老的巨星的垂直運動 作爲追蹤器 來計算銀河系的靜動速度 然而 這些追蹤器是出了名的不精確 基於它們的結果表明 往往得出與理論相反的結果 也就是銀河系螺旋盤正在順行運動 意味着螺旋盤與銀河系 其餘部分的旋轉方向相同 而不是天文學家們預期的逆行靜動 也就是相對於銀河系向後運行 現在 由中國科學院的楊煌領導的天文學家 使用另一種更準確的追蹤器 即造父變星 進行了迄今爲止 最準確的彎曲靜動測量 發現它確實在逆行靜動 造父變星是脈動的巨大恆星 它們的脈動週期 與它們的內在亮度相關 根據它們的亮度 我們可以精確計算出它們的距離 這使它們成爲映射銀河系 螺旋盤彎曲的絕佳追蹤器 楊煌的團隊通過它們稱之爲 利用歐洲航天局的 Gaia天體測量航天器的數據 該航天器正在測量 超過10億顆恆星的位置 運動和屬性 包括年齡 楊煌的團隊構建出了一個 由2613顆不同年齡的 造父變星組成的樣本 作者在他們的研究論文中說 年齡是測量盤彎曲靜動速度的關鍵 我們通過映射不同年齡 造父變星樣本的三維分佈 獲得了銀河系螺旋盤彎曲的電影 每顆造父變星 都保留了它在彎曲中 誕生時的位置信息 因此通過將造父變星 分組到不同的年齡範圍 並進行映射 楊煌的團隊能夠展示 過去兩億年中 不同時間點的彎曲形狀和位置 然後通過將單個地圖一起運行 就像電影一樣 他們能夠看到彎曲的靜動 他們發現 它確實以逆行方式靜動 速度爲每千秒差距 兩公里每秒 或者用更直觀的單位表示 它以每百萬年0.12度的速度 圍繞銀河系向後靜動 更重要的是 電影還顯示 靜動速度隨着距離 銀河系中心的增加而減小 從長遠來看 這將導致盤的更大彎曲 模型表明 這種減少是由於 施加扭矩的暗物質光運成扁平狀 暗物質光運的形狀很重要 因爲它作爲一個數據點 天文學家可以將其插入 試圖預測暗物質成分的模型中 它還提供了 關於銀河系形成歷史的線索 以及它是如何通過 這些過程幫助塑造了 不可見的暗物質光運 這一發現的靜動速度 在6月27日 發表在 Nature Astronomy雜誌上的一篇論文中 進行了描述