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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(美利坚和众国)国家航空暨太空总署(NASA)哈伯太空望远镜(Hubble Space Telescope)所拍摄的照片照出就在Abell 1689内部地区的一个巨大的星系团。 科学家说我们我自己就在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)是一个奥秘的宇宙现象, 占宇宙所有物质与能量的百分之二十七。 虽然暗物质会一直不断存在于我们的四周, 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, 因为它们详细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, 在它的环境里就一定会有越多的暗物质。 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… 
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, 您可以能够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联连。

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, 观察星系团的重力怎么才能弯曲来自于其他物体的光线, 来证明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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