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暗物質可能有助於解釋超大質量黑洞如何合併
儘管暗物質的確切性質仍然沒有被天文學家所瞭解﹐但我們已經對它的一般物理性質有了一些瞭解。我們知道它如何聚集在星系周圍﹐它如何構成宇宙中的大部分物質﹐甚至它如何與自身相互作用。現在﹐預印本服務器arXiv上出現的一項最新研究著眼於暗物質的移動速度。
這項研究的重點是一種被稱為動態摩擦的效應。這個術語有點用詞不當﹐因為它不是你看到的兩個物體相互滑動時的摩擦。對這種效應更好的說法可能是重力阻力。蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡在1943年首次研究了這種現象﹐它是由一個擴散體的引力相互作用引起的。
想像一顆大質量恆星穿過一群紅矮星。即使沒有恆星會發生碰撞﹐它們之間的引力相互作用也會影響恆星的運動。由於紅矮星的引力牽引﹐這顆大質量恆星在離開星團時將減速。另一方面﹐當紅矮星被輕微拉向大質量恆星時﹐它們的速度會加快一點。如果你追蹤星團中恆星的速度變化﹐你就可以確定星團在碰撞前的移動速度。
物質和暗物質之間也會發生同樣的效應。暗物質的存在影響了星系中恆星的運動﹐由於動力摩擦﹐這扭曲了星系的形狀。通過繪製星系如何扭曲的地圖﹐該團隊可以計算星系附近暗物質的運動。因此﹐研究小組專注於尋找不屬於緻密星系團的扭曲星系。由於星系相當孤立﹐扭曲肯定是由於暗物質而發生的。
然後研究人員將這些扭曲星系的形狀與N體模擬進行了比較以繪製暗物質的運動。他們擔心數據的不確定性太大﹐無法對暗物質進行任何有意義的限制。該團隊表明﹐對於可用的樣本﹐數據離散度僅為10%左右。這意味著它足夠精確﹐可以應用於附近的星系。例如﹐蓋亞對大麥哲倫星雲的詳細觀測應該可以讓天文學家掌握那裡暗物質的速度。
這種方法給了天文學家多一個研究暗物質的工具。隨著未來的觀測使我們能夠確定暗物質的性質﹐我們也許能夠確定暗物質到底是什麼。
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