对难以捉摸的无暗物质星系的可能解释

银河系宇宙概念

UC Riverside-LED研究发现在模拟中形成的矮星系中的极端潮汐质量损失。

由加州大学河滨分校的天文学家领导的一个研究小组发现,一些矮星系在今天看来可能是无暗物质的,尽管它们在过去是由暗物质主导的星系形成的。

似乎没有暗物质的星系似乎没有暗物质的思想,以宇宙中的85%的物质 - 使天文学家对宇宙的暗物质内容复杂化。最近发现的这种星系在观察中发现,挑战了天文学家所使用的宇宙学模型,称为Lambda冷暗暗物质或LCDM,所有星系被巨大和延伸的暗物质晕圈包围。

在天文社区中没有很好地理解自由无关的星系。研究这些难以捉摸的星系的可能形成机制的一种方法 - Ultradiffuse DF2和DF4星系是示例 - 是在数值模拟中找到类似的物体,研究它们的时间进化和导致他们暗物质损失的情况。

杰西卡多普尔,UC Riverside物理学和天文学系的研究生以及第一个研究文件发表的作者皇家天文学会月报他解释说,在LCDM宇宙中,所有星系都应该是暗物质主导的。

劳拉销售研究小组

劳拉销售(坐着,左)与前往杰西和当前学生的研究小组,包括杰西卡多普尔(坐在,右)。信用:斯坦林,UC河畔。

“这就是挑战,”她说。“在模拟中找到观察者所看到的相似点是重要的,但也不能保证。开始确定这些类型的物体的起源和它们经常异常的球状星团的数量,使我们进一步巩固了我们关于暗物质和星系形成的理论框架,并确认了暗物质不需要其他形式。我们发现冷暗物质表现得很好。”

在这项研究中,研究人员使用了名为Illustris的宇宙学和流体动力学模拟,该模拟提供了一个包括恒星演化、超新星反馈、黑洞成长和兼并。研究人员发现了一些簇中的“矮星系”具有类似的恒星含量,球状簇数和暗物质质量作为DF2和DF4。当其名称表明时,矮星是小的,包括多达数十亿的恒星。相比之下,银河系,它有超过20个已知的矮星系轨道,具有200至4000亿颗恒星。球状簇通常用于估计星系的暗物质含量,特别是矮人。

研究人员使用Illustris仿真来研究DF2和DF4等奇数矮星的起源。他们发现模拟模拟的模拟模拟以长时间在星系集群内进化并通过潮汐剥离而损失超过90%的暗物质 - 通过银河潮汐力剥离材料。

“Interestingly, the same mechanism of tidal stripping is able to explain other properties of dwarfs like DF2 and DF4 — for example, the fact that they are ‘ultradiffuse’ galaxies,” said co-author Laura Sales, an associate professor of physics and astronomy at UCR and Doppel’s graduate advisor. “Our simulations suggest a combined solution to both the structure of these dwarfs and their low dark matter content. Possibly, extreme tidal mass loss in otherwise normal dwarf galaxies is how ultradiffuse objects are formed.”

与德国最大普朗克天体物理学研究所的研究人员合作,销售集团目前正在进行改进的模拟,其具有比Illustris仿真更好的详细物理和数值分辨率约为16倍。

“通过这些数据,我们将能够将我们的研究扩展到甚至更低的矮人,这在宇宙中更加丰富,预计将更加暗物质在他们的中心占主导地位,使他们更具挑战性的解释,”Doppel说。“我们将探索潮汐剥离是否可以提供耗尽其内心暗物质含量的矮化的道路。我们计划预测矮人的恒星,球状集群和暗物质含量,然后我们将与未来的观察结果进行比较。“

参考文献:Jessica E Doppel, Laura V Sales, Julio F Navarro, Mario G Abadi, Eric W Peng, Elisa Toloba和Felipe Ramos-Almendares, 2021年2月8日,“球状星团作为星系星团中矮星暗物质含量的示示物”皇家天文学会月报
DOI: 10.1093 / mnras / staa3915

研究团队已经在W. M. Keck Devertenatory获得了时间,以帮助回答有关Virgo集群中矮人观察的一些问题。

加拿大维多利亚大学(University of Victoria)的胡里奥·f·纳瓦罗(Julio F. Navarro)参与了Sales和Doppel的研究;阿根廷国立大学Córdoba的Mario G. Abadi和Felipe Ramos-Almendares;中国北京大学的Eric W. Peng;以及加州太平洋大学的Elisa Toloba。

这项研究是由美国国家航空航天局和国家科学基金会。

是第一个评论“可能的解释为难以捉摸的黑松星系”

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