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美国天文学家发现了宇宙间第一个暗星系——由气态氢和宇宙微粒组成的黑色云团。根据天文学家的初步计算,该星系与地球的距离约为200万光年。
来自美国加利福尼亚大学的三位天文学家乔治亚-西蒙、季蒙特-罗宾逊和列奥-布利茨对这个代号为HVC 127-41-330的黑色氢气云团进行了全面的观察和研究。他们的研究结果显
示,这一新发现的氢气云团以令人难以想象的高速度进行着其特有的自转运动。科学家们认为,如果没有其自身强大的引力来支撑的话,如此高速的自转可能会将其甩得支离破碎。研究人员还强调称,极有可能,此黑色云团至少含有80%以上的暗物质。
一旦上述这一假设得到证实,那么天文学界长期以来形成的有关暗物质的疑虑将得以彻底澄清。在渺无边际的茫茫宇宙间,已经探明的矮星系(质量和光度都比较小的星系,其绝对星等为负8至负16等,质量为10的6次方至10的9次方太阳质量)仅有35个,而在考虑到有暗物质存在的条件下,科学家们对星系形成的模拟实验结果却显示宇宙间的矮星系至少应该有500多个。
如果大部分的矮星系都是上述这种没有恒星暗星系的话,我们就不难理解为什么天文学家们所经历的探索之路是如此艰难。或许,暗星系HVC 127-41-330和它的同类们也可能是因为太渺小而在探测者们的眼中才显得如此黯淡无光。天文学家们还解释称,由于这样的暗星系质量太小,因而没有足够的引力将周围的气体压缩到形成一颗恒星所要求达到的密度指标.
发现银河系最暗星系 包含千颗古老恒星
这是天文学家们发现赛吉尔-1星系的天区,其中包含大约1000颗古老而暗弱的恒星,就位于银河系附近
根据测算,其实际质量要比它可观测到的物质总量高出3400倍左右。
借助凯克望远镜上的DEIMOS设备,天文学家们能判断出哪些恒星是属于同一星系,此处已经将这些成员星用绿色圆圈标示出来
西蒙博士说:假如这1000颗恒星便是这个矮星系中所包含的全部,或者说只有非常少量的暗物质存在,那么这些恒星的运行速度将非常均匀。
然而凯克望远镜的观测结果并非如此。这个矮星系以大致每秒209公里的速度相对银河系运动,但是其内部一些恒星成员的运动速度却仅有每秒194公里,而另一些却高达每秒224公里。吉哈说:“这表明赛吉尔-1星系内部必定含有大量的暗物质,以便加速这些恒星。”
很据计算结果,要想造成如观测到的这般速度异常,该矮星系中隐藏的暗物质质量大约为60万倍太阳质量。然而在望远镜中我们所能看到的却仅仅只有1000颗恒星,质量都和太阳相仿。除此之外这一矮星系中的质量必定都属于暗物质。
这是经过处理的图像:将所有不属于赛吉尔-1星系的恒星移出视野后看到的景象,不愧为“最暗弱”的星系
此外,赛吉尔-1星系中几乎都是由极其原始的恒星组成的。天文学上判断恒星的形成年代是否古老有一个方法就是考察其重元素含量,通过光谱分析,科学家们可以较为精确地获取恒星的重元素含量信息。
宇宙中的重元素是由恒星核聚变反应形成的。当古老恒星形成时,宇宙较为“年轻”,大量恒星尚未燃烧完其内部的氢和氦,进而合成一些重元素,如铁和氧。因此,老年恒星的重元素含量会相对较低。在天文上,此类恒星被称为贫金属星。
借助凯克-II望远镜,研究小组成功地获取了赛吉尔星系中6颗恒星的铁元素含量数据,另一方面一个澳大利亚小组使用欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)获取了另外一颗成员星的铁元素含量数据。
分析显示,在这被观测的7颗成员恒星中有3颗的铁元素含量仅有太阳的不到1/2500。西蒙博士说:“这显示这些恒星是我们已知最古老的恒星之一。”在此之前对银河系中上千亿颗恒星进行的搜索工作只发现了大约30颗此类古老的恒星。
吉哈博士说:“赛吉尔-1星系中已经找到了数量相当于银河系中已知10%的古老恒星。这表明进行古老恒星研究时,矮星系应是非常重要的目标。”
我们最好的理论模型只能解释5%的宇宙。剩下的95%几乎完全由不可见的、未知的物质组成,这些物质被称为暗能量和暗物质。所以即使在可观测的宇宙中有数亿亿颗恒星,它们实际上也是属于宇宙中的少数派。这个事实确实让人尴尬,但是天体物理学家首先对此表示承认。
这可能会让人感到惊讶,我们并不真正知道构成我们整个宇宙的究竟是什么。但是不要慌张。牛津大学的一位科学家提出了一种新的理论,该理论可能解开了宇宙中最大的谜团之一。
科学家们长期以来相信宇宙在膨胀,但最终将会减速。当哈勃望远镜出现并开始向外太空观测时,它发现了一些奇怪的东西。宇宙并没有减速,而是在加速膨胀。天体物理学家也无法解释。
科学家们提出了一些理论,它们并不完全相容甚至排斥,但基本上已经确定了这一点:宇宙的95%是由暗物质和暗能量构成的,这两种东西我们看不见,但科学家们推断它们存在,因为它们对我们所能看到的事物产生了影响。
暗物质和暗能量被认为是分开单独的现象,但牛津大学天体物理学家杰米?法恩斯认为,暗物质和暗能量可能在一起作为“负质量的暗流体”存在。这样的流体拥有负引力,不是把物体拉向它们,而是把它们推开。这是一个不同寻常的概念,但并不是一个新概念。
法恩斯的理论发表在科学杂志《天文学和天体物理学》上,用来解释宇宙的一些奇异特性。首先星系自转如此之快,以至于它们应该把自己撕裂,但似乎“暗物质晕”阻止了这种破坏。研究表明,以太阳系绕银河系的速度计算,银河系自转速度是每秒250公里,它是如此之快,幸好人类还好好活着。新的理论认为“负质量的黑暗流体”可能导致这些晕的形成。
不过负物质带来了一个问题,因为它表明暗能量会随着时间的推移变得不那么密集,而观察结果表明事实并非如此,暗能量保持相对恒定。因此,法恩斯运用了“物质创造”理论,即越来越多的物质不断地爆发出来,补充消失的负物质。
他的论文中模型构建使用了一个巧妙的构想阐述:时空是空的,但“表现得就像爆米花,不断出现更多的负质量”。“暗流体”理论就是这样,一个基于计算机模拟和数学的理论。法恩斯自己也警告说,这可能是错误的。无疑科学家保持怀疑的态度很值得称赞。
科学家可以为各种事物写下方程式,但它们是否在物理上实现,我们在真正能够走出去对宇宙进行测试前并不知道。这意味着还有许多工作可以做。
欧洲核子研究中心(CERN)等机构也正在对暗物质暗能量进行研究,可以检验与法恩斯提出的类似负质量的存在。另外还有一个项目,平方公里阵列(Square Kilometre Array),建成后将成为世界上最大的射电望远镜,也可以帮助科学家验证他们的理论,确认关于宇宙组成的终极奥秘。
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