【菜科解读】

这张合成图像显示了暗物质、星系和热气体在合并星系团Abell 520核心的分布，该星系团由大质量星系团的剧烈碰撞形成。

图片鸣谢:uux.cn/美国国家航空航天局据生活科学（保罗·萨特）：可能存在一个完全由暗物质构成的看不见的恒星、星云和星系的宇宙。

天文学家现在知道如何寻找它。

简单来说，暗物质就是一个谜。

天文学家有几十个独立的证据，都指向宇宙中存在某种实际上不可见的物质。

它不与光相互作用。

但它确实对正常物质产生了引力影响。

暗物质让星系粘在一起，尽管它们的自旋速率很高，让星团气体保持凝聚，尽管它的温度很高，弯曲了整个宇宙的背景光路径，甚至塑造了宇宙中最大的结构。

尽管有证据表明暗物质的存在，但暗物质粒子的身份仍然未知。

几十年来，宇宙学家假设只有一种暗物质粒子，一个主宰宇宙的单一物种。

但是最近他们开始怀疑暗物质是否会像正常宇宙一样丰富多样。

例如，一些高能物理理论预测，生活在黑暗区域的每一个正常物质粒子都存在一个孪生或镜像。

在这个宇宙愿景中，会有暗电子、暗夸克、暗中微子等等，它们都通过自己的一套基本力相互作用，与我们所知的力完全不同。

这个镜像宇宙将无处不在，但我们完全看不见。

那么我们如何测试这个想法呢？这正是一组天文学家在一篇论文中提出的问题，这篇论文于11月29日发表在预印本数据库arXiv上，尚未经过同行评议。

他们发现，令人惊讶的是，镜像恒星可能会使自己可见，它们看起来与我们在宇宙中发现的任何其他东西都非常不同。

当不同种类的暗物质相互作用、失去能量并聚集在一起时，镜像星就会形成。

这将在一个类似于普通恒星形成的过程中展开，其中氢和氦在引力作用下坍缩，通过光子的发射释放能量，并变得足够致密以形成恒星。

然而，这些镜像恒星会通过自身的自然力相互作用，并发出辐射——尽管是通过释放我们看不见的暗光子。

鉴于暗物质约占每个星系质量的80%，仅在银河系中就可能有数百万甚至数万亿颗这样的暗星。

但至关重要的是，正如作者所意识到的，这些镜像恒星仍然具有引力。

这就是我们最初知道暗物质存在的原因。

任何质量大、相对致密的物体，无论是普通恒星还是镜像恒星，都会受到周围物质的引力吸引。

所以这些镜像恒星会吸引星际介质中漂浮的气体和尘埃。

这些常规物质本身会聚集成作者所说的金块当金块坍塌时，它们会升温并释放出辐射。

这种辐射看起来像是来自一颗普通的恒星，但不是天文学家已经确定的那种类型的恒星。

相反，金块会非常红，因为它们没有正常恒星兄弟姐妹的高温，而且非常暗，因为金块不是很大。

但是宇宙中还有其他小而暗淡的物体，比如白矮星和行星状星云。

作者发现，他们可以根据它们发出的电磁辐射的波长来区分这些金块和白矮星。

如果我们看到看起来像暗淡的白矮星，但它有错误的光谱，它可能只是一个位于镜像恒星中心的正常物质块。

此外，这些块状物会发出典型行星状星云中没有的波长的光。

研究显示，虽然镜像宇宙的想法是非常假设的，但它是一个可真实测试的科学想法。

如果存在镜像恒星，那么它们的心中可能有金块，通过足够敏感和大规模的调查，我们可能会找到它们。

天文学家重建星系演化史

## 艺术家构想图展示了巨型螺旋星系NGC1365与一个较小伴星系发生碰撞并逐渐并合的过程，这一过程激发了剧烈的恒星形成活动，并导致气体及重元素的重新分布。

天文学家运用一种新型空间考古学技术，通过分析星系气体中的化学特征，重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源：MelissaWeiss／哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹，天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队，首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系，以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征，重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志，提出了一种强大的新方法，用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中，以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说，我们希望理解自身起源：银河系是如何形成的？我们今天呼吸的氧气又是如何产生的？ 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究，研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据，这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系，这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光，激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式，科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道，星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素，而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响，包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动，以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图，源自其光谱测光数据立方体，该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像，通过平衡B（蓝）、V（可见光）和R（红）波段的连续谱图像，近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像，从TYPHOON数据立方体中提取，中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见，这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量，勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线（氮、硫以及三种诊断线的合成图像）为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢：B.Madore，卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化，并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对，研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程，时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明，该星系的中心区域形成较早，并迅速富集了氧元素。

相比之下，外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚，很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近，非常令人兴奋，哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示，我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言，研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统，随后通过多次与较小邻近星系的并合，逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示，这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史，从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为，这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式，因为该项目中理论研究与观测工作各占一半，二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合，才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系，有助于科学家更深入地理解银河系的起源，并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗？凯利问道，它们的形成过程是否存在差异？它们现在的氧元素分布在哪里？我们的银河系在哪些方面有所不同，或者是否具有独特之处？这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

银河系内或存数百个隐形“流浪黑洞”

　　银河系中央黑洞已经被证实，质量在400万倍太阳质量左右，除了这些黑洞之外，银河系内还存在许多"流浪黑洞"，关于它们的来源，科学家已经找到了某些线索，可能是银河系早期周围矮星系所遗留下的，来自哈佛大学的天体物理学家阿维勒布认为矮星系之间的合并、或者碰撞导致这些黑洞进入银河系中，有些黑洞通过合并逐渐增大了自己的质量，有些黑洞则被踢出了自己所在的矮星系天体系统，成为"流浪黑洞"。

科学家还发现一旦宿主星系有足够大的质量，那么该天体系统附近的"流浪黑洞"就无法逃脱，而且通过黑洞合并的途径还可能增加中央超大质量黑洞的质量。

此外，科学家还提出了一种方法，即弓形激波法来寻找"流浪黑洞"，这是因为"流浪黑洞"通过诸如银河系气体盘时会产生高速冲击，并释放出射电波，类似于超音速飞机产生的音爆，这种方法可以探测到哪些看不见的"流浪黑洞"。

　　科罗拉多大学天体物理学家杰里米·达林认为该方法比较新颖，"流浪黑洞"在吸积其他天体物质时可释放出辉光，这一点和其他黑洞类似，由于"流浪黑洞"不容易被探测到，因此寻找此类天体就变得有些棘手，在我们银河系演化早期，矮星系中遗留的"流浪黑洞"可分布在银河系边缘附近，它们也是宇宙中较早的一批黑洞，对我们研究宇宙演化有着重要意义。