宇宙阴影：天文学家揭开暗物质在星系演化中的作用

　　一个星系的图像，左边是它的恒星成分，右边(负)是存在于它的光晕中的暗物质。来源:加布里埃尔·帕姆兹Díaz, SMM (IAC) / EAGLE团队

　　暗物质约占宇宙总物质的85%。与通过吸收、反射和发射与光相互作用的普通物质不同，暗物质是不可见的，这给直接观测带来了挑战。它的存在是通过它对可见物质(如恒星、行星和各种天体)施加的引力影响推断出来的。

　　星系是由这两种物质组成的:一种是暗物质，分布在星系周围的巨大结构光晕中;另一种是普通物质，主要存在于发现大多数恒星的中心区域。

　　传统上对星系演化的观测研究集中在普通物质的作用上，即使它只是星系质量的一小部分。几十年来，人们一直从理论上预测暗物质对星系演化的影响。然而，尽管做了许多努力，对此仍没有明确的共识。

　　暗物质研究的突破

　　现在，由IAC的一个研究小组领导的研究已经成功地证实了暗物质对星系演化的影响，这是第一次使用观测结果。“暗物质对星系有明显的影响，因为我们可以测量它，但我们发现的对星系演化的影响是已经提出的，即使我们没有观测研究它的技术，”劳拉·肖尔茨Díaz解释说，她是IAC的博士前研究员，也是这篇文章的第一作者。

　　为了研究暗物质的影响，研究小组集中研究了星系中恒星的质量与可以从其旋转中推断出来的质量之间的差异，称为总动态质量。研究表明，恒星的年龄、金属含量、形态、角动量和形成速度不仅取决于这些恒星的质量，还取决于总质量，这意味着包括符合晕质量估计的暗物质成分。

　　“我们已经看到，在恒星质量相等的星系中，它们的恒星数量的表现不同，这取决于晕是否含有更多或更少的暗物质，换句话说，一个星系从形成到现在的演变被它所包含的晕所改变。如果它有一个或多或少的大质量光环，星系随时间的演变将会不同，这将反映在它所包含的恒星的特性上，”IAC研究员伊格纳西奥Martín纳瓦罗补充道，他是这篇文章的合著者。

　　未来研究方向

　　在未来，研究小组计划测量离星系中心不同距离的恒星数量，并证明这种依赖于暗物质晕的恒星属性是否在所有半径范围内都保持不变。研究的下一步将允许研究暗物质晕与宇宙大尺度结构之间的关系。

　　Scholz说:“这些暗物质晕不是单独产生的，它们是由细丝连接起来的，这些细丝构成了被称为‘宇宙网’的大规模结构的一部分。”“光晕的质量似乎改变了它所在星系的性质，但这可能是每个光晕在宇宙网中所占位置的结果。在接下来的几年里，我们希望看到这种大规模结构在我们正在研究的背景下的影响，”她解释说。

　　这项研究是基于CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area)的260个星系，这是一个国际项目，IAC在Jesús Falcón Barroso的协调下积极参与。“这项调查提供了光谱信息，并提供了前所未有的星系空间覆盖，”他说。“这些星系是在高分辨率的配置下观察到的，以获得它们的运动特性的详细测量，这使我们能够非常精确地研究恒星的运动，从而推断出星系的总质量。”

　　参考文献:“邻近星系的重子性质跨越恒星-总动力质量关系”，作者:Laura Scholz-Díaz, Ignacio Martín-Navarro, Jesús Falcón-Barroso, Mariya Lyubenova和Glenn van de Ven, 2024年2月19日，《自然天文学》。DOI: 10.1038 / s41550 - 024 - 02209 - 8