是研究暗物质的线索吗？附近星系中发现存在自相互作用的神秘物质

为啥银河系的引力没有让Crater II质量缩小且聚集在中心？新的SIDM模型受到关注！

是研究暗物质的线索吗？

——附近星系中发现存在自相互作用的神秘物质

银河系的卫星星系，名为 CraterII，可能是由自相互作用的暗物质组成。

大约有50个小星系围绕着我们的银河系运行。新的研究表明：其中一个被称为CraterII的卫星星系，可能由自相互作用的暗物质粒子组成。

（图片欧洲航天局/盖亚探测器/DPAC）

在距离地球约38万光年的地方，有一个处在我们临近的星系，也许，它能为已历经90年之久的暗物质探索之旅，提供最新的研究方向——就是那种像“胶水”一般把星系包裹凝聚起来的暗物质！

暗物质这种东西，预估能占宇宙总物质的80%以上，却从未被人类直接真实的探测到过。

科学家们表示：这个名为Crater II的卫星星系,可能由自相互作用暗物质（SIDM）组成，尚属于一种假想的暗物质。科学家们推测其内部粒子，会在一种迄今为止未知的、超越引力的力量下，自身相互碰撞作用。这种假说，近年来，替代了旧有的“冷”暗物质理论，成为科学界的新关注点。

研究合伙人、加州大学河滨分校的物理天文学教授于海波告诉Space.com：“当我们刚开始这个项目时，我们大致了解SIDM是如何运作的，但不知道它是否能良好的解释Crater II的观测结果”。

“后来，我们对Crater II的计算机模拟表明，SIDM模型预测结果与Crater II的观测结果，惊人的一致。而且，暗物质自相互作用的力量强度比我们最初预期的都要大。”

Crater II，它是于2016年，在智利甚大望远镜拍摄的图像中被发现的，是银河系的第四大卫星星系，仅次于大小麦哲伦星系和人马座矮椭球星系。据《新科学家》报道，如果它肉眼可见，其大小将是满月的两倍。Crater II拥有数十亿颗古老的恒星，散布在6500光年的范围内，这样广阔的范围，使得这个“虚伪的巨人”亮度非常微弱——几乎比银河系暗了近10万倍。

尽管数年来多次尝试计算机模拟Crater II的特性，但仍然不清楚，该星系是如何形成，并保持其相对较大的尺度的。之前，天文学家们认为：Crater II是在银河系的引力作用下，经过漫长年代演化而来。我们的星系对其施加引力，从而拉长了其外形。当然，这种拖拽力量，也会影响它的暗物质晕——一种包围着Crater II的不可见的类球形团块——以及Crater II内部的恒星。

于海波说：“这就类似于：月球的引力，会导致地球上的海洋出现潮汐现象。对于银河系的卫星星系来说，银河系的引力，可以剥离其恒星和暗物质，随着漫长时间的推移，逐渐减少卫星星系的物质总量。”

然而，最近对Crater II绕银河系运行轨道的测量表明，其与银河系之间的相互作用力太弱，无法解释观测到的Crater II的暗物质密度——也就是说：暗物质是否真的是如主流的Lambda CDM（LCDM或CDM）宇宙学模型所预测的那样，由“冷”的无相互作用的粒子组成。科学家们说：与银河系的长期潮汐相互作用，按理说，应当使得Crater II的总质量比观测到的更小才对。

基于对Crater II轨道的测量，于海波和其他团队成员，模拟了银河系引力导致的Crater II恒星和暗物质粒子的质量损失。他们发现，Crater II的观测结果，如果用自相互作用的暗物质粒子来解释，就解释的通了。

更关键的是，Crater II并没有像LCDM模型预测的那样：暗物质的最高密度区域，位于其中心。而反过来，如果暗物质确实是由自相互作用粒子组成的，那么暗物质晕内部的碰撞作用，可以在其粒子之间传递能量，“从而可能使不同区域位置的粒子，携带上相同的能量。”于海波说。 该团队发表在《天体物理学杂志快报》上的文章表示：这在一定程度上解释了，为什么Crater II的暗物质晕，其质量分布比较均匀。

研究人员说：SIDM模型还预测，星系会在暗物质晕内膨胀，这显然比CDM模型能更好地解释Crater II的巨大尺度。

“我们的工作表明，SIDM模型可以很好地解释Crater II不同寻常的特性，这对旧有的CDM模型提出了挑战，”于海波说。“当然，为了进一步证实，暗物质是否真的包含了一种新的自相互作用力，那么，我们需要观测到更多像Crater II这样类似的星系，那时才能得出结论。”

BY: Sharmila Kuthunur 沙米拉·库孙努尔

FY: 椒椒

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