德國天體物理學家發現早期宇宙暗物質不足

早期(左)和現今(右)宇宙中旋轉盤星系的示意圖
德國馬克斯·普朗克太空物理學研究所(Max-Planck-Institut für Physik)黎客·贊圖(Reinhard Genzel)博士的研究團隊分析了歐洲南方天文台甚大望遠鏡取得的六個遙遠,生產巨大恆星數量星系的高質量光譜,發現在一百億年前星系形成的高峰期,產星星系的外盤可能主要為恆星和氣體主導,而非暗物質。而對遙遠星系自轉曲線的最新測量結果似乎與早期星系形成的模擬結果不一致。

在星系內,恆星和氣體(重子成分)被認為與暗物質(非重子)混合在一起,暗物質佔據總質量的主要部分。重子物質和非重子物質的佔比可通過測量星系的自轉計算得出。在本區域宇宙,暗物質主導星系(例如:銀河系)的外盤,導致這些星系的自轉曲線相對扁平。僅憑恆星和氣體的質量計算,自轉速度應在星系外層急劇下降。

贊圖博士研究團隊發現星系外盤的自轉速度隨著半徑的增加而下降,這表明這裡的暗物質不如本區域宇宙多。研究人員認為,本區域星系和遙遠星系的組成成分差異可能是因為遙遠星系富含氣體且緻密,隨著氣體的快速累積而增長,氣體比暗物質更容易落入星系盤中。

英國杜倫大學(Durham University)馬克·吏雲賓(Mark Swinbank)指出,這些發現提高了人們對早期星系如何形成和演化的認識。贊圖博士的研究結果或可以解釋在遙遠的宇宙中觀測到的塊狀不規則產星星系如何轉變成我們今天看到的與眾不同的螺旋星系。

【圖、文:節譯自歐洲南方天文台網頁及中國科學網頁;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在已經出版的《自然》雜誌。

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