什么将宇宙中的星系连接在一起?科学家们研究暗物质的本质

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什么将宇宙中的星系连接在一起?科学家们研究暗物质的本质

2023-06-19 00:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

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多年来,对远离地球的宇宙进行了广泛的研究,使天文学家能够编制出数百万个较小和较大的星系目录,这些星系分布在我们的局部星际介质以及观测到的宇宙边缘。研究它们的基本特性,如形状、大小、亮度或在空间中的取向,为我们提供了大量有关星系本身、宇宙整体以及过去约140亿年的宇宙演化的信息。京都大学的研究人员决定利用一项天空调查的数据来研究暗物质在宇宙中的分布以及其对宇宙的大尺度结构产生的直接影响。

乍一看,看着相隔数千万光年的星系,很难想象它们的位置或取向可能有什么共同之处。以我们的局部环境为例。

靠近我们的星系

银河系是我们的星系,属于所谓的局部星系群,其中还包括仙女座星系和三角星系以及数十个围绕它们旋转的较小矮星系。这些对象之间存在引力相互作用。毕竟,仙女座星系这个庞大的星系将在45亿年后与我们的银河系碰撞。尺寸较小的三角星系也可能与我们的星系碰撞,甚至有人认为它比仙女座星系更快。

在这个局部尺度上,星系之间的相互作用主要由引力主导。然而,需要注意的是,星系不仅是我们每天都接触到和研究的那些可见的重子物质。星系沉浸在更大和更广阔的暗物质晕中。是的,我们目前还不知道什么是暗物质,由什么粒子组成,但我们能够观察到它对重子物质的引力影响。一些研究表明,银河系所处的暗物质晕已经与仙女座星系的暗物质晕发生了碰撞。在这里我们正在谈论星系间的星系间尺度。但更广泛的尺度上会发生什么呢?

由京都大学的天文学家领导的国际科学家小组利用广泛的遥远宇宙调查数据,证实了距离地球数千万光年的星系分布也受到暗天空引力吸引的影响。研究使用了从120万个观测中获得的有关星系位置和取向的数据。

通过在三个维度上获取有关星系位置和取向的信息,进行了统计分析,以确定远离的星系如何与彼此对齐。

正如研究的作者们所指出的,这种星系相对于彼此的对齐,首先是由于与附近物体的相互作用而产生的(就像在银河系附近的星系一样),在弱引力透镜效应研究中一直被视为噪音。当我们观察到由于宇宙中物质分布的不均匀性而导致的图像略微偏移和扭曲时,我们称之为弱引力透镜效应。

另一个相对论的测试

研究人员指出,分析结果还进一步验证了广义相对论在宇宙学尺度上的正确性。星系分布在引力作用下聚集的速度与广义相对论的预测相一致。这再次证实了由阿尔伯特·爱因斯坦提出的理论的正确性。

用于分析的数据来自斯隆数字化天空调查和巴氏振荡光谱调查。研究选择了符合亮度和距离标准的星系。

研究人员声称,这只是研究的开端。计划在宇宙学尺度上进一步研究暗物质对星系的位置和分布的影响。这一次,科学家们计划使用位于夏威夷毛纳基亚火山上的8.3米的斯巴鲁望远镜收集到的高质量和高精度数据来验证他们的假设。

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