新發現巨大衛星星系藏銀河系外,暗物質可能填充其中

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 14 日 18:33 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly

天文學家直到現在才發現,銀河系外圍竟然還潛伏著一個鬼魅般的矮星系 Antlia 2,它幾乎和大麥哲倫雲(LMC)一樣大,但整體光度黯淡了 1 萬倍,以至於多次逃過天文學家的檢測。此外,該星系尺寸相當大,但星系內恆星相當少,有可能挑戰既有星系形成與暗物質模型,讓天文學家相當興奮。



這支國際團隊的成員包括英國劍橋大學天文學研究所、英國倫敦帝國理工學院、美國卡內基梅隆大學、以及目前任職於台灣中研院天文及天文物理研究所的 Gabriel Torrealba 博士(研究主要作者)。

一開始,Gabriel Torrealba 決定從歐洲太空總署的蓋亞衛星(Gaia)數據篩選並分析「天琴座 RR 型變星(RR Lyrae star)」,這些古老的貧金屬恆星是構成矮星系的主要成員,銀河系中的天琴座 RR 型變星則廣泛分布於銀道面、銀暈和球狀星團中。由於天琴座 RR 型變星的光度相對較高,容易辯認觀測,可以用來測定銀河系球狀星團及鄰近星系的距離,進而研究球狀星團的年齡、恆星演化、銀河系動力學和演化等。

不過由於天琴座 RR 型變星相當罕見,英國劍橋大學天文學家與研究共同作者 Vasily Belokurov 說:「如果你一次看到了兩個,一定會質疑它們怎麼會在一起」;所以當團隊在 42 萬光年範圍內一次看到 3 顆天琴座 RR 型變星時,驚嘆這數量和該地區恆星量相比,簡直呈現「壓倒性」之姿。

團隊開始觀察這幾顆天琴座 RR 型變星在天空的位置,隨後驚訝地發現大量在任何數據庫中都沒有建立檔案的新天體。在測量超過 100 顆紅巨星光譜後,研究人員終於確認了這個真實存在於銀河系外圍的鬼魅星系 Antlia 2:大部分恆星都受銀河系引力牽引,整個星系在距離銀河系 130,000 光年處繞行。

▲ Antlia 2 星系、銀河系與大麥哲倫雲的亮度比較。(Source:中研院

研究人員也計算得出了星系質量,但以它媲美大麥哲倫雲(Large Magellanic Cloud,LMC)的尺寸來說,這質量顯得相當小(比任何相似大小的星系都還要低 100 倍),目前的星系形成理論無法完全解釋為什麼 Antlia 2 星系這麼大,但恆星數量如此之少。

先前一些研究表明,許多年輕恆星經歷超新星劇烈爆炸後將氣體、塵埃吹出星系,可能因此導致整個星系「膨風」,所以看上去尺寸變大。但即便如此,該團隊還是認為 Antlia 2 星系不成比例的規模很難解釋。

考量到這點,研究人員說,可能需要重新想起難以捉摸的暗物質,這些物質理論上可以維持住一個大小與質量不成比例的星系,而英國倫敦帝國理工學院物理系 Alex Geringer-Sameth 博士表示,Antlia 2 星系可能還有一些新的基本力量在發揮作用,暗物質也許沒有標準宇宙學模型想的那麼簡單。

卡內基梅隆大學共同作者 Matthew Walker 博士指出,接下來他們想了解 Antlia 2 矮星系是獨特的存在,亦或只是冰山一角,可能銀河系周圍其實填充了大量近乎無形的矮星系?

(首圖來源:中研院