天文学家提出对无暗物质星系的可能解释

　　据外媒报道，由加州大学河滨分校的天文学家领导的一个研究小组发现，一些矮星系在今天看来可能是没有暗物质的--尽管它们在过去是由暗物质主导的星系形成。那些看起来几乎没有暗物质的星系--这种不发光的物质被认为构成了宇宙中85%的物质--使天文学家对宇宙中暗物质含量的理解变得复杂。

　　这些星系最近在观测中被发现，它们挑战了天文学家使用的宇宙模型即Lambda冷暗物质(LCDM)。据悉，在这个模型中，所有的星系都被一个巨大的、延伸的暗物质晕包围着。

　　没有暗物质的星系在天文学界还没有被很好地理解。研究这些难以捉摸的星系可能形成机制的一种方法--超扩散DF2和DF4星系就是例子--是在数值模拟中找到类似的天体，然后研究它们的时间演化和导致它们暗物质损失的环境。

　　Jessica Doppel是加州大学河滨分校物理与天文系的一名研究生，也是发表在《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》上的这一篇新研究论文的第一作者。她指出，在LCDM宇宙中，所有星系都应该由暗物质主导。

　　“这就是挑战，”她说道，“在模拟中找到观察者所看到的相似点是重要的，但也不能保证。开始确定这些类型的物体的起源和它们经常异常的球状星团的数量使我们进一步巩固了我们关于暗物质和星系形成的理论框架并确认了暗物质不需要其他形式。我们发现冷暗物质表现得很好。”

　　在这项研究中，研究人员使用了称为Illustris的宇宙学和流体动力学模拟，它提供了一个包括恒星演化、超新星反馈、黑洞增长和合并的星系形成模型。研究人员发现，星系团中的一些“矮星系”具有跟DF2和DF4相似的恒星含量、球状星系团数和暗物质质量。顾名思义，矮星系很小，由数十亿颗恒星组成。相比之下，银河系有超20个已知的矮星系围绕它运行，它有2000到4000亿颗恒星。球状星系团经常被用来估计星系，尤其是矮星的暗物质含量。

　　研究人员使用Illustris模拟来调查奇怪矮星系的起源如DF2和DF4。他们发现了类似于无暗物质的矮星的模拟物，它们以物体的形式在星系团中进化了很长一段时间，通过潮汐剥离失去了超90%的暗物质。

　　“有趣的是，同样的潮汐剥离机制能解释像DF2和DF4这样的矮星的其他属性--如它们是‘超扩散’星系的事实，”合著者Laura Sales指出，“我们的模拟表明了一种结合解决这些矮星的结构和它们的低暗物质含量。可能在其他正常的矮星系中，极端的潮汐质量损失是超扩散物体形成的原因。”

　　在跟德国马克斯·普朗克天体物理研究所的研究人员的合作中，Sales的团队目前正在研究改进的模拟系统。据悉该系统具有比Illustris模拟系统更详细的物理特性和约16倍的数值分辨率。

　　“有了这些数据，我们将能将我们的研究扩展到更小质量的矮星，它们在宇宙中更丰富，预计在它们的中心有更多的暗物质，这使得解释它们更有挑战性，”Doppel说道，“我们将探索潮汐剥离是否可以提供一条路径来耗尽矮星内部的暗物质内容。我们计划对矮行星的恒星、球状星团和暗物质含量进行预测，然后将其跟未来的观测结果进行比较。”