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第11章 本星系群(第6页)

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这些卫星星系的轨道,完美符合暗物质晕的引力场模型:暗物质的引力提供了“向心力”

,让卫星星系绕着巨头旋转。

23引力透镜:暗物质的“光线指纹”

引力透镜是暗物质最“直观”

的证据——暗物质的引力会弯曲光线,让我们看到背景星系的“变形像”

在本星系群中,仙女座星系(31)是一个强大的引力透镜:31的质量(包括暗物质)约为15x1012倍太阳质量,它的引力会把后方10亿光年外的星系光线弯曲成“爱因斯坦环”

或“弧”

;通过测量这些“弧”

的形状和位置,科学家可以重建31周围的暗物质分布:暗物质晕是“椭圆形”

的,与31的可见星系形状一致,质量是可见物质的8倍。

三、绘制暗物质“地图”

:本星系群的暗物质晕结构通过上述观测,我们可以绘制出本星系群的暗物质晕地图——这是一个“双巨头主导”

的结构:31银河系的暗物质晕:“大而不圆”

的引力球银河系的暗物质晕是近似球形的,但有明显的“椭率”

(约03)——因为银河系本身是棒旋星系,棒状结构的引力会拉伸暗物质晕。

它的参数:直径:约100万光年(是银河系直径的10倍);质量:约1x1012倍太阳质量;密度分布:中心密度高(p?≈10?2?克立方厘米),向外按p(r)∝r?3衰减(符合“nfw轮廓”

——暗物质晕的标准密度分布模型)。

,!

32仙女座的暗物质晕:“更大更密”

的引力陷阱仙女座星系的暗物质晕比银河系更大、更密:直径:约120万光年;质量:约12x1012倍太阳质量;密度分布:中心密度更高(p?≈15x10?2?克立方厘米),因为仙女座的质量更大,引力更强。

33卫星星系的暗物质晕:“小而弱”

的附属结构卫星星系(如小麦哲伦云、大麦哲伦云)也有自己的暗物质晕,但质量小得多:小麦哲伦云的暗物质晕:质量约1x101?倍太阳质量,直径约10万光年;大麦哲伦云的暗物质晕:质量约2x101?倍太阳质量,直径约15万光年。

这些小晕被银河系或仙女座的大晕“捕获”

,成为它们的“卫星暗晕”

——就像月亮绕着地球转,地球绕着太阳转,暗晕也绕着巨头的暗晕转。

四、暗物质“导演”

的星系演化:本星系群的形成与未来暗物质不是“旁观者”

,而是本星系群演化的“主角”

从星系的形成到碰撞,每一步都有暗物质的“剧本”

:41早期宇宙:暗物质晕先“出生”

根据宇宙结构形成理论,早期宇宙(大爆炸后1亿年)中,暗物质因为引力先坍缩,形成“暗物质晕”

——这些晕是宇宙中的“种子”

,吸引气体聚集,形成可见星系。

本星系群的两个巨头(银河系、仙女座),就是来自两个大暗物质晕的合并:银河系的暗物质晕,是由多个小暗晕合并而成的;仙女座的暗物质晕,也是由多个小暗晕合并而成的。

42星系碰撞:暗物质的“引力交融”

银河系与仙女座的碰撞,本质上是两个暗物质晕的合并:第一阶段(0-10亿年):两个暗晕开始接触,引力相互作用,扰动彼此的可见星系——银河系的旋臂被仙女座的引力拉长,仙女座的气体云被银河系的潮汐力撕裂;第二阶段(10-30亿年):两个暗晕的核心(包含超大质量黑洞)开始融合,形成一个更大的暗晕;第三阶段(30-45亿年):两个暗晕完全合并,形成一个直径约200万光年的巨大暗晕——这就是ilkoda星系的暗物质晕。

43卫星星系的命运:被暗晕“吞噬”

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