新研究顯示銀河系的暗物質總量或許僅有先前認為的一半

2014/10/18 | | 標籤:
Credit: ESO/L. Calçada

Credit: ESO/L. Calçada

澳洲西澳大學(University of Western Australia)天文物理學家Prajwal Kafle等人利用一項約100年前發展出來的老技術進行測量,結果發現銀河系中的暗物質(dark matter)總質量約為8×1011倍太陽質量。這個數值卻僅有先前認為銀河系該有的暗物質總質量的一半而已。他們的探索距離遠達離地球約5×1015公里遠的銀河系邊緣之處,這可是類似測量中從未踏足過的區域。

現行的可見宇宙,也就是人類眼睛或儀器可偵測到的恆星、星系、塵埃等,僅佔了宇宙總質量的4%而已,其餘的約有25%是未知的暗物質,剩餘的71%則是更神秘的暗能量。

Kafle等人測量恆星穿越銀河系的速度,藉此估算銀河系中的暗物質質量;這種方式甚至可推展至銀河系邊緣,以前的天文學家可沒辦法做得這麼仔細。他們所採用的技術,是英國天文學家James Jeans在1915年發展出來的,當時還根本不知道暗物質的存在。

雖然Kafle等人的測量結果大大減少了銀河系的總質量,卻解決了一個理論學家們爭議了近20年的問題:為什麼實際觀測到的銀河系衛星星系總數,比理論預測的數量還少很多?

現行的星系形成演化理論中,較為人接受的是所謂的λ冷暗物質理論(Lambda Cold Dark Matter theory,λCDM)。這個理論預測銀河系應該擁有許多肉眼可見的衛星星系;但事實上卻非如此。

然而,若將Kafle等人的最新的暗物質總質量測量結果代入這個理論中,則理論預期銀河系只會有3個衛星星系。事實上,銀河系的確只有3個比較大的衛星星系:大麥哲倫星系(Large Magellanic Cloud)、小麥哲倫星系(Small Magellanic Cloud)和人馬座矮星系(Sagittarius Dwarf Galaxy)。也有參與這項研究工作的雪梨大學天文物理學教授Geraint Lewis表示:這根哽了喉嚨15年的刺終於可以拔除了。

不過,這些研究學者表示:這個研究工作並不是非常完美無缺陷的,還是有些問題需要克服。

除了衛星星系數量問題之外,這項研究工作也讓Kafle等人可以測量幾個有趣的事情,例如:能離開銀河系重力拉扯的逃逸速度約為每秒550公里左右。這類似火箭要脫離地球重力束縛以離開地球表面,需得達到每秒11公里的速度一樣。

參考資料:Milky Way has half the amount of dark matter as previously thought, new measurements reveal. ScienceDaily [October 9, 2014]

本文轉載自網路天文館


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