天文学家发布了新的银河系外域全天地图


银河系和大型麦哲伦云(LMC)的图像覆盖在周围的银河光环的地图上。较小的结构是通过该区域的LMC运动产生的唤醒。较大的浅蓝色特征对应于在我们的星系的北半球观察到的高密度。信用:NASA / ESA / JPL-CALTECH / CORROY ET。al。2021.

天文学家利用来自美国宇航局和欧洲航天局望远镜的数据发布了一幅新的银河系最外层区域的全天地图。

这个区域被称为银河晕,它位于形成银河系可辨认的中央盘的漩涡旋臂之外,并且稀疏地分布着恒星。尽管光晕看起来几乎是空的,但它也被预测含有大量的暗物质。暗物质是一种神秘而不可见的物质,被认为构成了宇宙的大部分质量。

新地图的数据来自欧洲航天局的盖亚任务和美国宇航局的近地物体广域红外勘测探测器(NEOWISE), NEOWISE从2009年到2013年以WISE的名字运行。该研究利用了该航天器在2009年至2018年间收集的数据。

新地图显示了一个名为大型麦哲伦云(LMC)的小星系 - 所以所谓的,因为它是两个矮人的星系,绕银河系的两种矮小的航线 - 已经通过水的银河系上空航行,其引力造成的在它后面的星星里醒来。LMC位于地球上约160,000光年,不到银河系的质量不到四分之一。

虽然日冕的内部部分已经被高度精确地绘制出来,但这是第一张提供了日冕外部区域类似图片的地图,在那里发现了尾波——距离银河系中心大约20万光年到32.5万光年。之前的研究暗示了尾流的存在,但全天地图证实了它的存在,并提供了其形状、大小和位置的详细视图。

仿真围绕银河系的暗物质(中央的小环)和大型麦哲伦云(LMC)揭示了两个高密度的区域:两个浅蓝色区域的较小区域是通过该区域的LMC运动创造的醒来。较大的对应于银河系北半球的过量恒星。信用:NASA / JPL-CALTECH / NSF / R。伤害/ñ。Garavito-Camargo&G.Besla

日冕中的这种扰动也为天文学家提供了一个研究他们无法直接观测到的东西的机会:暗物质。虽然暗物质不发射、反射或吸收光,但它的引力影响已经在整个宇宙中被观察到。人们认为它为星系的形成创造了一个脚手架,如果没有它,星系就会在旋转时四分五裂。据估计,从恒星到行星再到气体云,暗物质在宇宙中比所有发出光或与光相互作用的物质要常见5倍。

尽管关于暗物质的本质有多种理论,但它们都表明暗物质应该存在于银河系的光晕中。如果是这样的话,那么当LMC穿过这一区域时,它应该也会在暗物质中留下痕迹。在新的星图中观察到的尾流被认为是暗物质尾流的轮廓;星星就像这片看不见的海洋表面的树叶,它们的位置随着暗物质的变化而变化。

暗物质和大麦哲伦星云之间的相互作用对我们的星系有很大的影响。当LMC绕银河系运行时,暗物质的引力会拖拽LMC并使其减速。这将导致矮星系的轨道越来越小,直到大约20亿年后,该星系最终与银河系相撞。这些类型的合并可能是宇宙中大质量星系成长的关键驱动力。事实上,天文学家认为银河系在大约100亿年前与另一个小星系合并了。

“这种抢夺了一个较小的银河系的能量是为什么LMC与银河系合并,也是为什么所有银河合并发生,”哈佛大学天文学博士生罗汉奈杜说:新的博士生和新的新的纸。“我们地图中的唤醒是一个非常简洁的确认,即我们的基本图片是如何合并的基本效应!”

一个难得的机会

这篇论文的作者还认为,新的地图——连同额外的数据和理论分析——可能会为关于暗物质本质的不同理论提供一个检验,比如暗物质是否像普通物质一样由粒子组成,以及这些粒子的属性是什么。

“你可以想象一下,如果一艘船在水中航行或在蜂蜜中航行,它身后的尾流会是不同的,”哈佛大学教授、哈佛-史密森天体物理中心天文学家查理·康罗伊(Charlie Conroy)说,他是这项研究的合著者。“在这种情况下,尾流的性质是由我们应用的暗物质理论决定的。”
Conroy领导球队在光环中映射了超过1,300颗恒星的职位。挑战在试图测量从地球到大部分明星的精确距离时:往往不可能弄清楚一颗明星是否晕倒,靠近或明亮而遥远。该团队使用来自ESA的Gaia Mission的数据,该数据提供了天空中许多星星的位置,但不能以银河系的外部区域的距离测量距离。

识别最有可能位于光环中的星星(因为它们在银河系或LMC中没有明显),该团队寻找属于一类巨星的星星,并通过神圣检测到具有特定光“签名”的巨星。了解所选星星的基本属性使团队能够弄清楚与地球的距离并创建新地图。它描绘了从银河系中心的大约200,000光年开始的区域,或者预计LMC尾迹开始的地方,并延伸到大约125,000光年。

康罗伊和他的同事们在得知图森亚利桑那大学的一组天体物理学家利用计算机模型预测银河系晕中的暗物质应该是什么样子后,受到了寻找LMC尾迹的启发。这两个小组在这项新研究中合作。

亚利桑那研究小组的一个模型,包括在新的研究中,预测了新地图中揭示的恒星尾迹的大致结构和具体位置。一旦数据证实了模型是正确的,该团队就可以证实其他研究也暗示的:LMC很可能是在环绕银河系的第一个轨道上。如果较小的星系已经有了多个轨道,那么尾流的形状和位置将与观测到的明显不同。天文学家认为,LMC与银河系和另一个邻近的星系M31在相同的环境中形成,它即将完成绕银河系的第一次长轨道运行(大约130亿年)。由于与银河系的相互作用,它的下一个轨道会短得多。

亚利桑那大学天文学博士生Nicolás Garavito-Camargo说:“用观测数据证实我们的理论预测告诉我们,我们对这两个星系之间相互作用的理解是正确的,包括暗物质。”他领导了论文中使用的模型的工作。

新的地图也为天文学家提供了一个难得的机会来测试我们银河系中的暗物质(所谓的水或蜂蜜)的性质。在这项新的研究中,Garavito-Camargo和他的同事使用了一种被称为冷暗物质的流行暗物质理论,该理论与观测到的星图相对吻合。现在,亚利桑那大学的研究小组正在使用不同的暗物质理论进行模拟,看看哪一个最符合在恒星中观察到的尾流。

“这是一个非常特别的情况,共同创造这种情景,让我们通过亚利桑那大学的研究和副教授Gurtina Besla表示,这是一个让我们测试的暗物质理论。”“但我们只能通过这种新地图的组合和我们构建的暗物质模拟来实现测试。”

在2009年推出,在完成主要任务后,智者航天器将于2011年休眠。2013年9月,美国国家航空航天局重新激活了航天器,扫描近地上物体的主要目标,或者是新的,使命和宇宙飞船更名为Noowise。美国宇航局在南加州的喷气式推进实验室为美国宇航局的科学任务董事会管理和经营智慧。在美国宇航局的探险家计划下,该特派团在马里兰州Greenbelt的Gendbelt的戈达德太空飞行中心管理的美国宇航局的探索者计划下竞争地选择。NoOWise是JPL,Caltech的一分行,Asizona大学,由NASA的行星国防协调办公室提供支持。

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