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恒星在微型矮星系中的形成过程可以缓慢地“加热”暗物质，然后将其推向外围。左图显示了一个模拟矮星系中氢气密度的俯瞰图；右图显示的是一颗名为“IC 1613”的真实矮星系中氢气密度的实际状况。
据美国“物理学网”（phys.org）1月3日消息称，英国《皇家天文学会月刊》同日刊发了一篇研究论文阐述，来自英国萨里大学（University of Surrey）、美国卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）和瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）的科学家们通过对银河系附近矮星系中心区域的观测，已经发现有证据表明：暗物质可以在星系内部恒星形成的作用下获得热量和发生位移。这一发现为“暗物质加热效应”（dark matter heating）的理论假设提供了第一份观测证据，从而为解谜暗物质的构成提供了新的研究线索。
众所周知，暗物质与普通物质不同，它不能与光发生相互作用，因此只能通过引力效应来对其进行观察。在恒星的形成过程中，强劲的星际风会将气体和尘埃吹离星系中心。因此，这就造成了星系中心的物质量比周围区域要少，而这同时影响了剩余暗物质所受到的引力作用。在引力减小的情况下，暗物质获得能量后便从星系中心向外迁移，这种效应就是所谓的“暗物质加热效应”。
该天体物理学家团队测量了16个矮星系中心的暗物质量，而这些星系具有迥异的恒星形成史。他们发现，很久以前就停止生成恒星的星系，其中心的暗物质密度要比今天仍在生成恒星的星系要高。这一观测结果支持了一个理论假设，即较老的星系中所发生的暗物质加热效应相对较少。
该论文的第一作者、萨里大学物理系教授贾斯汀·里德（Justin Read）介绍道：“我们发现了一个真正了不起的对应关系，即这些微型矮星系中心暗物质量与它们曾经历的恒星形成活动量的相互关联。这些孕育恒星形成的矮星系中心的暗物质似乎有被‘加热’并向外推移的迹象。”
这些发现为已有的暗物质模型施加了新的约束条件：暗物质必定能够生成中心区域密度高低各不相同的矮星系，而这些密度的高低又必定与恒星的生成量有关。
该论文的共同作者之一、卡内基·梅隆大学的马修·沃克（Matthew Walker）教授补充道：“这项研究结果是一个板上钉钉的确凿证据，它能让我们更接近于了解暗物质究竟是什么。我们发现暗物质具有可以被加热并四处移动的特性，这有助于激发和推动未来寻找暗物质粒子的研究。”该团队希望扩大这一研究的采样范围，通过在更大型的矮星系样本中测量其中心区域的暗物质密度而将研究对象扩展到光芒相对暗淡的星系，并测试类型更为多样的暗物质模型。
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编译：朱明逸
责编： 张梦
期刊来源： 《皇家天文学会月刊》
期刊编号： 0035-8711
原文链接：
https://phys.org/news/2019-01-dark.html
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