英国杜伦大学的宇宙学家在《科学》杂志上发表最新研究成果提出,在宇宙早期,暗物质占据了宇宙的大部分质量,而早期星系形成的关键正是依赖于暗物质的特性,正是包括许多难以捕捉的暗物质粒子之间的相互作用,才导致宇宙早期结构的形成。
这项突破性的成果为研究10亿年前宇宙早期星系的形成提供了新的思路。
70多年前,科学家首次发现了暗物质,但时至今日仍然没能完全揭开它的神秘面纱。由于银河系现在仍然存在着一些早期形成的星系,这次发现可使科学家进一步深入了解暗物质的特征。
按照宇宙大爆炸理论,在宇宙大爆炸之后,宇宙变得“光滑”,暗物质变得比较均匀,仅有一些小的“波纹”。当引力作用于包含在“波纹”里的暗物质颗粒时,波纹就会变大。最后,在大爆炸的10亿年后,气体会进入新形成的结构中,导致早期恒星的形成。
宇宙学家借助称之为冷暗物质和热暗物质的模型,利用计算机技术模拟早期星系的形成。结果发现,由于冷暗物质粒子的缓慢移动,早期形成的恒星相互分离,通过暗物质的相互压缩,形成单个的巨大恒星。作为对比,由于热暗物质的快速移动,不同大小、数量众多的星系伴随着恒星产生过程的大爆炸一同形成,爆炸发生在细长的“单丝”上。
参与该项研究的梁高(音译)博士说:“这些单丝有9000光年长,大约相当于今天银河系长度的1/4。这些恒星的爆发会点亮黑暗的宇宙,形成壮观的景象。”
由冷暗物质形成的恒星是巨大的。恒星愈大,生命就愈短,所以这些大星系不会存活到现在。然而,计算机模型却表明,由热的暗物质形成的低质量恒星可以活到现在。研究者汤姆·塞恩博士说:“天文学家经常问,最早恒星形成的发源地在哪里?答案就是,如果某些早期的恒星是由热的暗物质形成,它现在还会藏匿在我们星系的周围。”
与此同时,研究者对黑洞形成的方式也提出了新的见解:大部分恒星会聚集在巨大黑洞群周围,一些黑洞的质量比太阳质量大10亿倍。他们提出一个推论:在热的暗物质条件下,在稠密的“单丝”上发生的恒星碰撞将会导致黑洞种子的形成。
塞恩博士说,通过对远古恒星的研究,引发了人类对了解暗物质本质及了解黑洞的强烈期望,该研究将使科学家更接近了解暗物质的本质。(记者姜海) (来源:科技日报)
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