我們住在一個(gè)超大城市的銀河系里，銀河系如此之大，以至于有衛(wèi)星星系圍繞它運(yùn)行，就像月球繞地球運(yùn)行一樣。這些排列告訴了我們很多關(guān)于宇宙秘密的信息，即從星系如何形成到暗物質(zhì)的神秘本質(zhì)。

兩項(xiàng)新的研究揭示了越來(lái)越多關(guān)于銀河系周圍這些“追星族”星系的信息，包括有證據(jù)表明，大型衛(wèi)星星系在被吸入銀河系周圍軌道時(shí)，可以攜帶自己的小衛(wèi)星星系。

科學(xué)家們還提取了這些星系周圍暗物質(zhì)光暈的信息，并預(yù)測(cè)銀河系將擁有另外100個(gè)等待發(fā)現(xiàn)非常暗的衛(wèi)星星系。這項(xiàng)研究由芝加哥大學(xué)助理教授Alex Drlica-Wagner與SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的科學(xué)家合作領(lǐng)導(dǎo)，其研究發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上，研究在很大程度上依賴于暗能量調(diào)查的數(shù)據(jù)。這是一項(xiàng)由費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室和芝加哥大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)繪制天空地圖的開創(chuàng)性努力。

暗能量調(diào)查數(shù)據(jù)給了天文學(xué)家對(duì)最小、最古老、最暗物質(zhì)占主導(dǎo)地位星系前所未有的敏感性。這些暗淡的星系，可以教給我們很多關(guān)于恒星和星系如何形成的知識(shí)。天文學(xué)家早就知道銀河系有衛(wèi)星星系，包括著名的大麥哲倫云，它可以在南半球用肉眼觀察，但多虧了用大型望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的調(diào)查，已知衛(wèi)星星系的名單在過去20年里增加到了大約60顆。這些星系告訴了我們很多關(guān)于宇宙的信息，包括需要多少暗物質(zhì)才能形成一個(gè)星系。

研究預(yù)計(jì)應(yīng)該會(huì)在銀河系周圍發(fā)現(xiàn)多少個(gè)衛(wèi)星星系，以及星系是否能將自己的衛(wèi)星星系送入銀河系軌道，這是最流行暗物質(zhì)模型的關(guān)鍵預(yù)測(cè)。研究人員想嚴(yán)格回答這個(gè)問題：望遠(yuǎn)鏡能探測(cè)到最暗的星系是什么？為了回答這個(gè)問題，研究人員模擬了100多萬(wàn)個(gè)小衛(wèi)星星系，將它們嵌入到大型天文數(shù)據(jù)集中，并使用搜索算法試圖重新提取它們。這使得他們能夠確定哪些星系可以被探測(cè)到，哪些對(duì)于目前的望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)太暗了。

100個(gè)衛(wèi)星星系有待發(fā)現(xiàn)

然后，將這些信息與暗物質(zhì)聚集的大型數(shù)值模擬相結(jié)合，以預(yù)測(cè)銀河系周圍的衛(wèi)星星系總數(shù)。其結(jié)果是預(yù)測(cè)，大約還有100個(gè)衛(wèi)星星系仍有待發(fā)現(xiàn)，它們圍繞銀河系運(yùn)行。如果“失蹤”的100個(gè)衛(wèi)星星系被發(fā)現(xiàn)，這將有助于證實(shí)研究人員將暗物質(zhì)和星系形成聯(lián)系起來(lái)的模型。這項(xiàng)工作最激動(dòng)人心的事情之一是，能夠利用對(duì)衛(wèi)星星系的測(cè)量來(lái)了解暗物質(zhì)的微觀屬性。

暗物質(zhì)的主要模型是，它是一種亞原子粒子，就像電子或質(zhì)子一樣，形成于早期宇宙。如果這些暗物質(zhì)粒子非常輕，它們可能具有非常高的速度，這將使暗物質(zhì)很難聚集并形成我們今天看到的星系。因此，科學(xué)家們表示：通過觀察大量的小星系，有可能對(duì)一個(gè)暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量設(shè)定一個(gè)下限。暗物質(zhì)粒子的性質(zhì)，可以對(duì)我們所看到的星系產(chǎn)生可觀察到的影響。

博科園｜研究/來(lái)自：芝加哥大學(xué)

研究發(fā)表期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab7eb9

DOI: 10.3847/1538-4357/ab846a

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