天体物理学家创造新的方法来测量矮星系的暗物质

来自萨里大学和爱丁堡大学的天体物理学家创造了一种衡量小“矮人”星系中心的暗物质数量的新方法。

暗物质弥补了大部分宇宙的宇宙，但它仍然难以捉摸。根据其性质，可以在星系中心浓密地集中，或者更平滑地分布在较大的尺寸上。通过将暗物质的分布与详细模型进行比较，研究人员可以测试或排除不同的暗物质候选人。

关于暗物质的最严重的限制来自宇宙中最小的星系，“矮星系”。其中最小的含有几千个或成千上万的星星 - 所谓的“超淡淡”矮人。这种微小的星系，发现绕着银河系的轨道，几乎完全由暗物质组成。如果在这些小星系中的暗物质分布可以映射出来，它可以提供有关其性质的新信息和令人兴奋的信息。然而，完全没有气体，并且含有极少的恒星，直到最近没有制造这种测量的可行方法。

在由皇家天文学会（MNRAS）的月度通知公布的一项研究中，萨里大学的科学家团队制定了一种计算矮星系的内部暗质量密度，即使它们没有气体，也是非常几颗星。该方法的关键是利用靠近矮人的中心的一个或多个密集的星簇。

埃里那州II是一个微小的“超淡淡”矮星系，距离银河系的约120万光年。它只有83,000倍的阳光在星空中的质量，并且完全没有气体。然而，几乎是独一无二的，它举办了一个小密集的星级簇。我们开发了一种新方法，可以使用其星簇的存活和性质来测量这个微小的星系内的暗物质的分布。这段视频解释了我们的技术如何工作，以及我们第一次将其申请到eridanus II时发现的令人惊讶的结果。

星集群是在星系内轨道的引力束缚的星星。与星系不同，星群是如此密集，使其恒星重力地彼此分散，导致它们慢慢扩张。研究团队在他们意识到这种扩展的速度取决于恒星簇轨道中的引力领域，因此，在宿主星系中的暗物质分布上取决于引力领域的重点，这取决于这种扩张的率取决于恒星簇的速度。该团队使用了大量的计算机模拟，以展示星形集群的结构如何敏感，无论是深色的暗物质是否密集包装在星系的中心，或更平滑地分布。然后，该团队将其方法应用于最近发现的“超淡淡”矮星，埃里丹士II，在其中心发现远远低于许多模型的暗物质。

苏里大学菲律宾博士和该研究的领导作者表示：“我们已经开发出一种新的工具来揭示暗物质的性质，并且已经令人兴奋。Eridanus II是已知最小的星系之一，其中心在其中心的暗物质上比预期更少。如果发现类似的结果是用于大型星系的更大样本，这可能对暗物质的性质具有广泛的影响。“

在左侧，我们看到计算机仿真的结果，其中eridanus II在标准宇宙模型中预期的抗暗暗物质“光环”。星形簇（绿色）在该模型中迅速溶解。因此，我们可以排除此模型，因为我们今天看到了埃甸斯岛二世的旧幸存的星级集群。在右侧，我们看到类似的计算机模拟，其中eridanus II驻留在更低的密度暗物质“晕”中。在这个模型中，星级群体不仅存活，而且它的尺寸与伊利诺伊II的观察到的星座相匹配，由中间的绿色圆圈标记。

萨里大学天体物理学教授和欧洲研究委员会（ERC）项目的主要调查员的Astrophysics教授补充说：“我们开始了这个ERC项目，希望我们能够使用明星集群来了解暗物质，因此它的工作非常令人兴奋。”

贾斯汀教授阅读，萨里大学学习的共同作者补充说：“如果暗物质包括弱互动的”冷“颗粒，就会挑战我们对伊利诺伊州的结果是富有的态度的”冷“颗粒 - 暗物质的当前有利的模型。一种可能性是，埃迪纳乌斯II中心的暗物质被剧烈的明星形成“加热”，如近期数值模型所示。然而，更加诱人的可能性是暗物质比我们迄今为止的暗示更复杂。“博士。来自爱丁堡大学物理学和天文学学院的JorgePeñarrubia说：“这些调查结果呼吸了宇宙中最暗物质主导的星系的暗物质分布的迷人洞察力，并且在未来可能揭示的这种新方法可能存在巨大潜力。”

出版物：Filippo Contenta等，“探测与星集群的暗物质：在超弱矮人埃丹斯二世，”MNRAS，第476卷“，第3卷，2018年5月21日，第3124-3136，DOI：10.1093 / mnras / sty424