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小麦哲伦云、大麦哲伦云等卫星星系,最终会被银河系或仙女座的暗晕“吞噬”
:小麦哲伦云的轨道正在缩小,预计10亿年后会被银河系合并;大麦哲伦云的轨道也在缩小,预计20亿年后会被银河系合并。
这些卫星星系的暗晕,会融入巨头的暗晕中,成为ilkoda暗晕的一部分。
五、未解之谜:暗物质的本质与本星系群的终极命运尽管我们绘制了暗物质的“地图”
,但它的本质依然是宇宙最大的谜题之一。
而本星系群的观测,为我们提供了寻找答案的线索:51暗物质的本质假说:wip、轴子还是其他?当前,暗物质的主要假说有三个:wip(弱相互作用大质量粒子):最流行的假说,认为暗物质是由弱相互作用的大质量粒子组成,质量约10-1000vc2。
本星系群的暗物质晕结构,符合wip的“冷暗物质”
(cd)模型——因为wip的相互作用弱,容易形成大晕;轴子(axion):一种极轻的粒子(质量约10??evc2),由量子色动力学(qcd)的“强cp问题”
预言。
轴子可以形成“玻色-爱因斯坦凝聚”
,解释暗物质晕的“核心结构”
(即暗物质晕中心密度不上升);sterile中微子:一种不参与弱相互作用的中微子,质量约1-10kevc2。
它可以解释暗物质晕的“小尺度结构”
(如卫星星系的分布)。
52本星系群的观测对假说的限制本星系群的观测,正在缩小暗物质假说的范围:wip的限制:如果wip的质量太大(>1000vc2),那么暗物质晕的中心密度会太高,与观测不符;如果质量太小(<10vc2),则无法形成大晕;轴子的限制:如果轴子的质量太小(<10??evc2),那么暗物质晕的“核心”
会太大,与银河系的旋转曲线不符;sterile中微子的限制:如果sterile中微子的质量太大(>10kevc2),那么暗物质晕的“小尺度结构”
会太多,与卫星星系的分布不符。
53本星系群的终极命运:ilkoda与暗物质晕的合并45亿年后,银河系与仙女座合并成ilkoda星系,它的暗物质晕将是直径约200万光年的巨大球,质量约22x1012倍太阳质量。
,!
ilkoda的暗物质晕,会继续与其他卫星星系的暗晕合并,逐渐长大。
100亿年后,ilkoda会向室女座星系团靠近,最终合并到室女座的暗物质晕中——成为本超星系团的一部分。
六、结语:暗物质是本星系群的“隐形骨架”
从第一篇幅的“家庭面貌”
,到第二篇幅的“暗物质王国”
,我们终于看清了本星系群的本质:它是一个由暗物质晕支撑的“引力网络”
,54个星系是这个网络上的“节点”
。
暗物质看不见,但它的重要性却看得见:它维持着星系的稳定,主导着星系的碰撞,决定着星系的命运。
没有暗物质,银河系会散架,仙女座会飞走,本星系群会分崩离析。
而我们,作为银河系中的“尘埃”
,能做的,就是通过观测和理论,一点点揭开暗物质的谜题——因为,这是我们理解宇宙、理解自己的关键。
下一篇幅,我们将回到“可见的星系”
,探讨本星系群中的恒星形成与演化——暗物质提供了“舞台”
,而恒星是这个舞台上的“演员”
。
附加说明:本文资料来源包括:1)薇拉·鲁宾的星系旋转曲线观测;2)哈勃望远镜对仙女座星系的引力透镜测量;3)本星系群暗物质晕的数值模拟(如ilstristng);4)暗物质假说的理论文献(如wip的冷暗物质模型)。
文中涉及的物理参数与模型,均基于当前天文学与粒子物理学的前沿成果。
本星系群:恒星的与——54个星系的恒星形成史与化学演化(第三篇幅)引言:星空中的恒星工厂元素炼金术在第二篇幅中,我们揭开了本星系群的暗物质骨架——那些看不见的引力网络,支撑着54个星系的运转。
但现在,我们要把目光转向可见的主角:恒星。
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