“暗物質”星系有可能是被剝離了恒星的“暗星團”。
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距地球約3萬光年的“大熊座III”可能是一個由“黑洞”引力束縛在一起的星團“尸骸”,而非之前認為的“暗物質”星系。
CFHT / UNIONS / S.Gwyn
“大熊座III(Ursa Major III/Unions 1)”是銀河系所有衛星系統中最昏暗的一個。
距離地球約3萬光年的它內部只包含大約60顆可見恒星,外觀似星團,但一直以來都因異常偏高的“速度分散(velocity dispersion)”和“質光比(mass-to-light ratio)”(甚至比普通矮星系還要高幾千倍),而被認為內部充滿了“暗物質”,是所謂的“暗物質”星系。
然而無論是現有的“暗物質”模型還是替代理論,都無法令人滿意地解釋這一現象。
近日德國波恩大學科學家稱,有證據表明,“大熊座III”這樣的星系可能并不是星系,內部也沒有“暗物質”。它們是被銀河系引力“剝離”了大部分恒星后殘留的星團“骨架”。
人們之所以會誤認為它內部充滿了不可見的“暗物質”,是因為其內部所剩無幾的恒星圍繞著一個黑暗的內核運行,而這個內核由不發光的天體殘骸——比如“黑洞”構成。
研究人員認為,“大熊座III”本是一個正常的星團。導致它變成今天這副模樣的原因,是其曾經反復環繞銀河系飛行幾十億年。
在這個漫長的過程中,每當它靠近銀河系,銀河系的引力場都會將其體內的恒星由外而內地剝離掉一部分。經年累月后,它便變得如今天般稀疏。
基于“大熊座III”的軌道運動參數和化學構成數據,研究人員使用計算機模擬技術,高精度復原了其內部恒星的引力互動和結構演化。
模擬結果顯示,無需引入“暗物質”的假設,僅依賴一個主要由不發光的“黑洞”(可能也包括中子星)組成的黑暗內核,便足以將“大熊座III”的剩余恒星束縛在一起,并展現出如觀測所見的特征。
銀河系周邊事實上還存在許多和“大熊座III”類似的天體系統。它們以往也常常因為無法被準確分類而被歸為“暗物質”星系。而現在,有了一種更為實際的可能。
參考
Are they star clusters or extreme dwarf galaxies?
https://www.uni-bonn.de/en/news/149-2025
Dark Star Clusters or Ultrafaint Dwarf Galaxies? Revisiting UMa3/U1
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adf320
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