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星系团是进入神秘宇宙的窗口…


2016/2/10  编辑:admin 来源:本站整理 

这张美国国家航空暨太空总署(NASA)哈伯太空望远镜(Hubble Space Telescope)所拍摄的照片照出在Abell 1689内部地区的一个巨大的星系团。科学家说我们今天所看到的星系团,是早期宇宙物质密度波动下的结果。

暗物质(dart mater)是一个神秘的宇宙现象,占宇宙所有物质与能量的百分之二十七。虽然暗物质一直存在于我们的四周,我们却看不见也感觉不到它。但是科学家能够藉由一般物质在暗物质周围的行为,来推断它的存在。

星系团(galaxy cluster)是由数千个星系所组成,对于暗物质的探索是很重要的,因为它们位置所在的暗物质高于一般平均值。科学家相信,星系团越重,在它的环境里就会有越多的暗物质。但是新的研究认为,连结会比星系团的重量还要复杂。


星系团是进入神秘宇宙的窗口…_arp联盟 
美国国家航空暨太空总署(NASA)加州帕萨迪纳喷射推进实验室(Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California)的Hironao Miyatake说:"星系团就好像我们宇宙中的大城市。在夜晚,你可以从一处平面看城市的灯光,来推断该城市的大小;以同样的方法,这些星系团告诉我们看不见的暗物质的分布。"

星系团是进入神秘宇宙的窗口...

一篇刊登在物理评论快报(Physical Review Letters),由Miyatake主导的新研究认为,一个星系团的内部结构是连结到围绕它的暗物质环境。这是第一次一个星系团的特性,除了质量之外,被揭示与周遭的暗物质有关连。

研究人员从Sloan Digital Sky Survey DR8星系目录里,研究了大约有九千个星系团。依据它们的内部结构,将它们区分成两个群组。一组是星系团里的个别星系越发地散开,另一组则是紧密地汇聚在一起。科学家使用一个名为重力透镜的技术,观察星系团的重力如何弯曲来自于其他物体的光线,来证实这两个群组的质量大致相同。

这张星系团比较图来自于Sloan Digital Sky Survey DR8(斯隆数位巡天 第八卷资料)星系目录,展示一个散开的星系团(左图)与一个更为密集汇聚的星系团(右图)。一个新的研究显示,这些差异与周遭的暗物质环境有关。

但是,当研究人员比较这两个群组时,他们在星系团的分布里,发现了一个很重要的差异;通常星系团彼此之间的平均距离为一亿光年,但是,对于有星系紧密汇聚的星系团群组而言,在这样距离的邻近星系团数目比稀疏的星系团(亦即散开的星系团群组)还要少得多。换句话说,周遭的暗物质环境,决定了一个星系团的星系紧密度。

Miyatake说:"这个差异,是星系团群组所形成不同的暗物质环境的一个结果。我们的研究成果指出,一个星系团和它周遭暗物质的连结,不单是由星系团质量来描绘出其特性,还要包括它的形成过程。"

新泽西州普林斯敦大学(Princeton University in New Jersey)天文系教授,这篇研究的共同作者David Spergel补充道:"先前的观察研究指出,星系团的质量是决定它整体特性最重要的因素。我们的研究工作已经指出'年龄也有关系',较年轻的星系团相较于较年老的星系团,居住在不同的大型暗物质环境中。"

这个结果和有关我们宇宙起源的领先理论的预测相符合。在一个名为宇宙膨胀(cosmic inflation)事件之后,大爆炸之后不到一兆分之一秒,在名为量子波动(quantum fluctuations)的能量空间里,有一些小变化。这些变化接着驱动物质的不均匀分布。科学家说我们今天所看到的星系团,是早期宇宙的物质密度波动所造成。

Miyatake说:"星系团内部结构和周遭暗物质分布的连结,是初始密度波动本质的一个结果,它甚至发生在宇宙建立不到一秒的时候。"

研究人员会持续探索这些连结。

Miyatake说:"星系团是进入神秘宇宙的引人注目窗口。藉由研究它们,我们可以学到更多有关宇宙大型结构的演化和它的早期历史,以及暗物质和暗能量。"

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