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打开潘多拉的魔盒,暗物质快现身  

2013-06-22 10:37:00|  分类: 科学 教育 |  标签: |举报 |字号 订阅

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打开潘多拉的魔盒,暗物质快现身

 2011-06-23 18:35
打开潘多拉的魔盒,暗物质快现身 - 鑫淼梦园 - 鑫淼梦园的博客

  (文/Lisa Grossman)一张新的天文学照片展示了超级集群——Abell 2744星系团的景象。这个超级星系团捕获了4个小型星系团碰撞后的残骸。天文学家得到的最新数据使得他们能够标出星系团中3种不同组成部分的坐标。这有可能为暗物质的运动,以及暗物质与普通物质的交汇提供一条研究线索。

这个超级集群被命名为“潘多拉的集群”,以此表征它的复杂性。它的质量为1.8x10^15倍的太阳质量,其中包含有上万亿颗恒星。在这个集群中,只有5%的物质(星系)可见。

剩下的物质中有20%是气体(上图中用粉色标注),这些气体的温度极高并且只能被X射线探测到;剩下的75%便是暗物质(上图中用蓝色标注),这些物质无论如何也无法探测到。

为了确定暗物质的位置,天文学家在努力的寻找被拉伸的星系的踪迹,而这些星系被远远的甩在了集群的后面。集群的超级质量改变了周围时空的形状、弯曲了穿梭的光线。这一现象被称为引力透镜。如果仔细画出这些星系是如何形变的,那么天文学家就能确定出暗物质在何方了。

“我们发现,这次观测结果比我们预想的要复杂的多,一些没有料到的结果让人为之兴奋。”此项目的研究者说。

研究者们识别出了4种不同的次一级集群,它们的质量是太阳质量的100万亿倍。他们认为“潘多拉的集群”是这四个不同的集群中相邻两个合并的结果,这一事件大约发生在3.5亿年前。撞击使得星系、暗物质和气体向四面八方飞去。以前在类似的情况中,这三种物质很难共存,有些保留了星系和暗物质,有些则只保留了暗物质。

“三个质量组成部分的分离成为了问题集中的焦点。”研究者说,“值得强调的是,这样的情景、这样的特征还是第一次被观察到。”

在图片中心的区域,有一颗类似子弹形状的地方。这是一个小集群中的气体与另外一个相撞时留下的冲击波。然而,暗物质穿梭其中却不受影响。暗物质与普通物质的分离在之前的“子弹群”(子弹状星系团)中就被观察到了,只是在“潘多拉的集群”中它们分离的更为彻底。

另一个使人费解的地方就是图片的右上角区域,那里有大量的气体独自涌入。研究者称它们为“魔鬼群”。天文学家在此之前希望的是,在一个撞击之后气体会随着暗物质流动。然而“魔鬼群”却在背道而驰。

研究者认为,暗物质在碰撞后运动速度减慢变冷造成了大量气体的冲出。“然而,这一构想却需要更多的证据证明。”

“潘多拉的集群”困扰着研究者,而关于这些困扰的研究,可以使研究者们更清楚暗物质到底是什么,且了解它们是如何促进宇宙演变的。

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