星系或现暗物质信号模仿秀引关注
图：模拟中多彩恒星流环绕虚拟宿主星系运行（图片来源：斯特凡佩恩瓦尔登纳尔）
大多数星系周围可能环绕着由轨道恒星组成的长丝状结构，被称为恒星流。华盛顿大学的一项研究中，天文学家模拟了恒星流——图中显示为多彩条纹——围绕虚拟宿主星系运行的过程，以检验关于暗物质如何影响恒星流形状的主流理论。研究结果可能帮助研究人员区分暗物质的真实证据与假阳性结果。
🌌 星系自身就能“伪造”暗物质信号？
星系能够产生许多与天文学家视为暗物质可能迹象的相同恒星流扭曲。
图：银河系恒星流中的缝隙、弯曲等特征曾被视作暗物质线索
长期以来，天文学家一直希望银河系周围恒星长带中的缝隙、弯曲和其他扭曲现象，能够揭示暗物质的隐藏影响。但新的模拟研究表明，即使没有被认为会产生这些现象的小型暗物质团块，银河系自身也可能导致其中许多特征的出现。
图：四组银河系尺度模拟星系，含约15000条恒星流
华盛顿大学的研究人员对四个银河系大小星系中的约15000条此类星流进行了建模。这些模拟中未考虑被称为暗物质子晕的小型暗物质团块。经过模拟的50亿年后，几乎每条星流都出现了不规则现象，仅有70条保持完全平滑。
🔍 关键发现一句话：在我们的模拟中，仅主星系就导致了与我们在真实恒星流中所观测到的相同类型的不规则现象。
💡 “星系指纹”：原来扭曲来自自己
这项研究的主要作者、华盛顿大学天文学博士后学者阿皮特阿罗拉（Arpit Arora）说：“既然我们现在能够预测主星系自身会产生何种影响，我们就可以开始分离出暗物质所起的作用了。”
这些扭曲源于星系自身的结构。在每个模拟星系盘中，恒星的分布都有些不均匀，形成了密度有高有低的区域，类似于真实星系中的情况。当恒星流穿过密度较高的区域时，不均匀的引力场会对其产生弯曲和撕裂作用。
🌀 模拟生成的典型不规则结构包括：
波纹（ripples）
扭结（kinks）
突起（bulges）
分支（branches）
空隙（gaps）
团块（clumps）
阿罗拉原本预计星系会产生一些不规则现象，但没想到会有这么多。
“我们发现几乎所有的溪流都存在某种结构变异，”阿罗拉说，“所以那种认为溪流天生纤细平滑的观点并不一定正确。”
一些星流被主星系的引力扰动完全撕裂。那些离星系核心更近轨道运行的星流更频繁地遇到密集、成团的区域，并且产生了更多的不规则形状。
图：一组虚拟恒星流展示多种弯曲、摆动、扭结与间隙
水流不规则性可能还有其他成因。
这一结果使利用恒星流研究暗物质的工作变得复杂。暗物质是一种理论上存在的物质，除了通过引力作用外，它不与光或普通物质发生相互作用。
暗物质构成了宇宙中的大部分质量，是星系得以形成的框架，但我们仍不清楚它究竟是什么。共同作者、华盛顿大学天文学助理教授诺拉希普（Nora Shipp）表示：“银河系是我们用以解开这一谜团的最佳‘实验室’之一，而恒星流则是其中最有效的工具之一。”
银河系中的大多数恒星位于一个相对扁平的平面上，而恒星流则沿着不同的路径环绕星系运行。当一群恒星撞上一个星系并被其引力困住时，就会形成一条恒星流。随着这些恒星绕轨运行，星系会将星团拉伸成一条细长的丝状物。大多数星系都有恒星流，不过银河系周围的恒星流对天文学家来说是最容易观测到的。
我们星系中的许多恒星流存在间隙和扭结。天文学家提出，其中一些特征可能是与暗物质亚晕相遇的结果。如果是这样，它们的扭曲可以提供有关暗物质组成的信息。新的模拟表明，天文学家必须首先考虑宿主星系本身产生的类似特征。
🔍 暗物质的指纹仍有待分离
阿罗拉现在计划在未来的模拟中加入暗物质团块，并测试它们是否会形成能够与星系自身所产生的模式相区分的模式。
新的观测结果可能有助于做出这种区分。美国国家科学基金会能源部维拉C·鲁宾天文台的西蒙尼巡天望远镜有望在银河系中发现更多恒星流。这些观测结果可以帮助天文学家对恒星流特征进行分类，并寻找能更可靠地与暗物质相关联的特征信号。
“遗憾的是，目前还没有什么神奇的办法能揭示暗物质的结构，”华盛顿大学天文学助理研究教授詹姆斯·达文波特说，“星流是复杂的系统，但它们仍是研究近邻暗物质最有趣的途径。”
版权信息：阿罗拉等人《天体物理学杂志》
《宿主星系的印记》
作者：阿尔皮特·阿罗拉、彼得 S·弗格森、雅各布·尼鲍尔、诺拉·希普、维迪·普雷迪、叶夫根尼·瓦西里耶夫、杰克·科姆、劳雷拉 C·马林、阿德里安 M·普赖斯-惠兰、丹尼斯·埃尔卡尔、莎拉·皮尔森、安德鲁·韦策尔、杰里米·贝林和罗伯特·费尔德曼
《天体物理学杂志》，DOI: 10.3847/1538-4357/ae89af
本研究由戈登与贝蒂·摩尔基金会资助。
相关知识
暗物质是一种假设的物质，无法通过直接观测发现，但能通过引力效应感知其存在。科学家推测，它在宇宙中所占比例远超可见物质，对星系形成、星系团结构维持起着关键作用。尽管目前尚未直接探测到暗物质粒子，但众多相关研究正在持续推进。
BY: William Poor， University of Washington
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://scitechdaily.com/galaxies-may-be-mimicking-the-dark-matter-signals-astronomers-have-been-hunting/
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