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暗物质使“超螺旋”星系旋转速度高达每秒 563 公里

发现超级旋涡星系:质量巨大的旋涡星系旋转速度超出预期,影响着暗物质与可见物质的比例。

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图片来源:NASA, ESA, P. Ogle and J. DePasquale (STScI)

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旋涡星系越大,旋转速度越快。这是天文学家们熟知的事实。但几年前,研究人员发现了一类新的巨型旋涡星系;天文学家称它们为“超级旋涡星系”。

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并且,在一项发表于《天体物理学期刊快报》的意外发现中,研究人员现在表示,这些超级旋涡星系的旋转速度实际上比根据其可见大小预测的还要快。这些超级旋涡星系中最快的,其部分恒星的旋转速度高达每秒350英里。据估计,这几乎是我们太阳绕银河系公转速度的三倍。

这意味着这些庞大的星系拥有比像银河系这样的小型旋涡星系更高的暗物质与可见物质比例,以解释其额外的旋转速度。这一发现还暗示了另一件事:旋涡星系的最大尺寸存在一个上限。

最大的旋涡星系

天文学家Patrick Ogle在研究星系调查中最明亮的星系时,偶然发现了超级旋涡星系——这些旋涡星系的可见物质比银河系多10到20倍。最大、最亮的星系通常是团块状的椭圆星系,而不是旋转的旋涡星系,所以这个发现令人意外。

Ogle(现任职于马里兰州空间望远镜科学研究所)是这项新研究的首席作者,他说:“人们普遍认为,旋涡星系在某种程度上达到比银河系大得多的质量后就会‘熄火’。”

他和他的同事们测量了这些超级旋涡星系的特性,并惊讶地发现它们的旋转速度如此之快。

当一个物体绕另一个物体运行时,其轨道速度取决于中心物体的质量。无论是行星绕恒星运行,还是恒星绕星系中心运行,如果中心物体质量越大,其运行速度就越快。

大多数旋涡星系的旋转速度与其包含的可见物质(如恒星和气体)的量成正比。这些星系中的暗物质也对旋转速度有贡献。但暗物质的量通常也与其可见物质的量成正比,因此旋转速度仍然与可见质量成正比。

但超级旋涡星系的旋转速度远超天文学家根据其可见质量的预测,这意味着它们的暗物质与可见物质的比例实际上要高得多。Ogle和他的团队认为,对于质量最大的旋涡星系来说,暗物质的积累可能会阻止更多恒星的形成。因此,即使他们寻找更大的容纳星系的暗物质团块,可能也找不到更大质量的旋涡星系了。

对Ogle来说,这一发现是研究暗物质行为及其影响我们宇宙的新途径。他计划进行未来的观测,以进一步调查这些超级旋涡星系的精确质量,并更好地理解它们的形成过程。

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