银河系边缘恒星运动速度低于预期，暗物质研究获新线索

银河系边缘恒星运动速度低于预期，暗物质研究获新线索

2024年1月，美国麻省理工学院的一项研究揭示了一个令人惊讶的发现：位于银河系边缘的恒星可能比靠近银河系中心的恒星运行得更慢。这一发现不仅挑战了我们对银河系结构的传统认知，还为暗物质的研究提供了新的线索。

暗物质是一种神秘的物质，它不发光、不吸收光，无法直接观测，但其存在可以通过引力效应间接证实。据估计，暗物质约占宇宙总质量的85%，而普通物质仅占不到5%。尽管暗物质本身难以直接探测，但它对恒星运动的影响却为我们提供了重要的线索。

研究人员分析了欧洲航天局“盖亚”空间探测器的数据，该探测器能够观测整个银河系超过10亿颗恒星的精确位置、距离和运动。通过这些数据，研究团队绘制了银河系的旋转曲线，即描述星系内部恒星运动速度和轨道距离之间关系的曲线。他们发现，这条曲线的外端下降幅度比预期更大，这表明银河系边缘的恒星运行速度可能更慢。

这一发现意味着什么？当研究团队通过旋转曲线推断银河系质量分布情况时，他们发现银河系核心的暗物质分布可能比之前估计的要少。这一结果与其他一些测量结果并不相同，为暗物质的研究提供了新的参考。

那么，科学家是如何通过观测恒星运动来探测暗物质的呢？这主要得益于高精度的天体测量技术。天体测量法是通过精确测量恒星在天空中的位置来探测恒星运动的方法。例如，“盖亚”空间探测器能够测量恒星围绕其行星系统质心摆动时位置的微小变化，从而发现其周围的行星。这种技术彻底改变了我们对银河系的认识。

暗物质不仅影响恒星的运动，还对银河系的整体结构产生深远影响。中国科学院国家天文台的科研人员利用郭守敬望远镜和盖亚卫星的观测数据，首创“时光动画”新方法，揭示了当前银河系的暗物质晕形状为接近球形的扁椭球。这一发现为研究银河系暗物质晕的演化提供了重要参考。

暗物质晕是银河系中暗物质的主要分布区域，其形状和特性对银河系的结构和演化起着关键作用。研究发现，银河系的翘曲特征（即银盘在边缘处的弯曲状态）与暗物质晕的形状密切相关。通过精确测量年轻经典造父变星的距离和年龄，科研人员能够描绘出2.5亿年间不同年龄阶段的银盘三维结构，从而揭示暗物质晕的演化历史。

暗物质的神秘特性一直困扰着科学家。最新研究提出了一种有趣的假设：暗物质可能来自一个“黑暗镜像宇宙”，与正常物质世界存在某种隐藏的联系。这种假设认为，暗物质世界中存在镜像物理相互作用，导致“暗质子”蒸发，留下了“暗中子海洋”，即暗物质。这一理论为解释暗物质的丰富性和难以直接观测的特性提供了新的思路。

未来，随着技术的进步，我们有望更深入地理解暗物质的奥秘。例如，近邻宜居行星巡天计划（CHES）将利用微秒级高精度天体测量技术，旨在发现太阳系附近的类地行星，同时探索银河系暗物质分布。此外，2024年11月在南京举办的“后盖亚卫星时代的高精度天体测量”国际会议将聚集世界各地的天文学家，共同探讨天体测量技术在暗物质研究等领域的最新应用和未来潜力。

暗物质作为宇宙中最神秘的力量之一，其研究不仅关乎物理学和天文学的发展，更可能揭示宇宙的起源和未来。随着观测技术的不断进步和理论研究的深入，我们有理由相信，人类终将揭开暗物质的神秘面纱，揭示宇宙最深层的秘密。