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銀河系暗物質(zhì)暈是何形狀?中國(guó)團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)“時(shí)光動(dòng)畫(huà)”揭示為扁橢球
2024年07月02日 15:12 中國(guó)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(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉,基于該臺(tái)郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)、歐洲空間局蓋亞(Gaia)衛(wèi)星數(shù)據(jù),中國(guó)天文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)“時(shí)光動(dòng)畫(huà)”新方法,利用不同年齡的造父變星樣本直接測(cè)量出銀盤(pán)翹曲的進(jìn)動(dòng)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(xiàng)天文學(xué)重大研究進(jìn)展由中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)、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(guó)圣母大學(xué)等機(jī)構(gòu)的天文學(xué)家,相關(guān)成果論文近日在國(guó)際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然·天文》在線發(fā)表。審稿人評(píng)價(jià)稱,“時(shí)光動(dòng)畫(huà)”是一項(xiàng)新穎且深具說(shuō)服力的方法,并首次精確測(cè)定出進(jìn)動(dòng)的方向和速率。

 左圖:旋轉(zhuǎn)的陀螺在重力力矩下產(chǎn)生進(jìn)動(dòng);右圖:類比陀螺,銀盤(pán)翹曲在暗物質(zhì)暈的力矩下“翩翩起舞(進(jìn)動(dòng))”(圖片來(lái)自上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院侯開(kāi)元、董占勛制作的藝術(shù)想象圖)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/供圖
左圖:旋轉(zhuǎn)的陀螺在重力力矩下產(chǎn)生進(jìn)動(dòng);右圖:類比陀螺,銀盤(pán)翹曲在暗物質(zhì)暈的力矩下“翩翩起舞(進(jìn)動(dòng))”(圖片來(lái)自上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院侯開(kāi)元、董占勛制作的藝術(shù)想象圖)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/供圖

  論文共同第一作者和通訊作者、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)/中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)黃樣副教授介紹說(shuō),在近鄰宇宙中,大多數(shù)的盤(pán)狀星系其實(shí)都不是一個(gè)完美的圓盤(pán),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(gè)典型的盤(pán)狀星系,也不例外地表現(xiàn)出翹曲特征。

  在本項(xiàng)研究中,研究團(tuán)隊(duì)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(yuǎn)鏡巡天數(shù)據(jù)精確測(cè)量這2600顆經(jīng)典造父變星的距離和年齡,首創(chuàng)“時(shí)光動(dòng)畫(huà)”方法,精確描繪出距今2.5億年間不同年齡切片的銀盤(pán)三維結(jié)構(gòu)。通過(guò)動(dòng)畫(huà)“放映”方式,該研究清晰揭示出銀盤(pán)翹曲的演化過(guò)程,發(fā)現(xiàn)翹曲沿著逆太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)方向以每百萬(wàn)年0.12度的速率進(jìn)動(dòng)。

不同年齡切片的造父變星構(gòu)建的銀盤(pán)三維結(jié)構(gòu)以及翹曲節(jié)點(diǎn)線隨樣本年齡的變化(斜率即為翹曲進(jìn)動(dòng)速率)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/供圖
不同年齡切片的造父變星構(gòu)建的銀盤(pán)三維結(jié)構(gòu)以及翹曲節(jié)點(diǎn)線隨樣本年齡的變化(斜率即為翹曲進(jìn)動(dòng)速率)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)/供圖

  進(jìn)一步的精細(xì)測(cè)量顯示,隨著造父變星樣本離銀心距離的增加,翹曲的進(jìn)動(dòng)速率逐漸減小。無(wú)論翹曲如何起源,其進(jìn)動(dòng)速率和方向都由銀河系內(nèi)盤(pán)與暗物質(zhì)暈共同決定。在扣除銀河系內(nèi)盤(pán)的貢獻(xiàn)后,研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)動(dòng)大小。

  研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)表示,他們這項(xiàng)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(diǎn)。(完)

責(zé)任編輯:王雨蜻

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