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誰才是真正的銀河護衛者?

最近,剛上映的電影《銀河護衛隊2》中幾隻蠢萌天團成員圈粉無數,小編尤其喜歡萌得讓人不能自已的Baby Groot!除了在漫威里叱吒風雲的這幾位銀河拯救者,你知道宇宙中其實真的存在守護星系的超級英雄嗎?

在爭奪超級英雄這一稱號時,有兩位候選者進行了一場正面交鋒。

上個世紀,當天文學家觀測星系的運動時,他們意外的發現,星系轉的太快了!如果僅僅用星系內部所包含的可見物質計算,那麼它們早就應該分崩離析。簡單的說,銀河系就不會存在。

為了解釋是什麼樣的神秘力量在維護著星系的和平,科學家提出了兩種可能性。

一種是暗物質,它能夠產生引力作用,從而幫助將星系聚集在一起而不至於被撕碎。當然,如果你問暗物質究竟是什麼,沒有人知道,但科學家提出了許多種可能性。然而,暗物質並不是唯一的選擇。1981年,Moti Milgrom提出了「修正牛頓引力理論」(MoND),他發現如果我們將牛頓引力中的加速度稍微改變一點點,就可以解釋這些星系的自轉速度。這樣的修正可以解釋所有的星系自轉,從最小的到最大的,而且至今都跟觀測符合的相當好。

△ 圍繞著銀河系的暗物質暈(Dark Matter Halo),提供了額外的引力來源。(圖片來源:ESA)

然而,在過去暗物質一直更加備受青睞,因為它能夠解釋一系列現象,比如大尺度星系團以及螺旋星系內的氣體和塵埃運動等。而MoND雖然能夠非常好的解釋星系的自轉問題,但是它所能做非常局限。或許MoND本身就不是一個完整的理論,它只是完整理論中的一部分,解釋了其中一個現象。這樣的想法有很多追隨者,很多人都在研究MoND的延伸理論,但目前並沒有一個理論能夠脫引而出。

但是,只要科學家沒有在探測器中發現暗物質的蹤跡,對引力進行修正都將是強有力的競爭者。而且,去年的時候,科學家發現星系的自轉似乎和可見物質的分布存在著相關性。這使暗物質受到了挑戰,而MoND模型卻得到了復興。

然而在一個最新的研究中[1],科學家利用計算機模擬,不僅考慮了星系中的恆星和暗物質,也包括了星際氣體。在模擬星系的形成和演化中,他們同樣發現了物質的分布和它們的自轉之間的相關性。同時,他們也發現了,在他們的模型中的星系的質量、大小和光度之間的關係,跟觀測的相符。因此暗物質在解釋星系的自轉動力學中,跟MoND表現的同樣出色。

△ 哈勃太空望遠鏡的阿貝爾370星系團「前沿領域」圖像。(圖片來源:NASA, ESA, and J. Lotz and the HFF Team)


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