5月21日,记者从中国科学技术大学获悉,该校星系宇宙学重点实验室王慧元教授研究团队在《自然》发表最新成果,首次在观测中发现弥散矮星系异常高的成团性,证实了宇宙中神秘的“暗物质晕集聚偏置”现象,并揭示其与矮星系演化及暗物质本质的深层关联。
这项研究为理解星系形成机制和探索暗物质属性提供了重要观测依据。
矮星系在宇宙中普遍存在、数量众多,但其由于亮度小、观测难,是以往天文观测研究中易被忽视的星系族群。近年来,矮星系中越来越多的特殊观测现象为验证、发展已有结构形成理论、建立新理论提供了渠道,引起了国内外许多研究团队的高度关注。
中国科大研究团队聚焦于孤立矮星系这一星系族群,从近邻宇宙的巡天观测出发,发现了弥散矮星系在宇宙空间的大尺度分布呈现异常高的成团性;而致密矮星系的成团性较低。这一奇特的空间分布模式和以往基于大质量星系样本所得的经验结论(即越致密星系的成团性越高)完全相反,暗示了驱动矮星系形成和结构演化的新物理机制。
研究还发现,早期宇宙形成的年老暗物质晕(即暗晕)在当前宇宙所呈现的空间分布与弥散矮星系一致,而晚期形成的年轻暗晕则与致密矮星系一致。这一发现表明弥散矮星系产生于年老的暗晕中,而致密矮星系产生于年轻的暗晕中。因此,矮星系的成团性模式可以用暗晕的成团性模式来解释。
由于暗物质本身不发出可见光,难以观测,暗晕集聚偏置这一早已被宇宙结构形成理论所预言的现象,长期以来未能在观测中得到证实。该研究团队借助矮星系这一特殊星系族群,首次为暗晕集聚偏置的理论预言提供了高置信度的观测支持。
该研究成果首次从观测上为暗晕集聚偏置提供高置信度支持,揭示了一种反常的暗晕-星系关联,暗示了标准冷暗物质宇宙结构形成理论的潜在问题,为进一步探索暗物质本质提供了关键线索。(张玉莲)