เหตุใดรัศมีสสารมืดของดาราจักรอัลตร้ากระจายจึง … แปลก

การ ศึกษา ร่วมที่นำโดยนักฟิสิกส์ที่ UC Riverside และ UC Irvine พบว่ารัศมีสสารมืดของกาแลคซี่กระจายแสงพิเศษนั้นแปลกมาก ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความเข้าใจของนักฟิสิกส์เกี่ยวกับการก่อตัวดาราจักรและโครงสร้างของจักรวาล

กาแล็กซีที่มีการกระจายรังสีอัลตราไวโอเลตถูกเรียกเช่นนี้เนื่องจากมีความส่องสว่างต่ำมาก การกระจายตัวของแบริออน — ก๊าซและดาว — นั้นแผ่กระจายออกไปในดาราจักรแบบ ultra-diffuse มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับดาราจักร “ปกติ” ที่มีมวลใกล้เคียงกัน

ในการถามตอบต่อไปนี้ Hai-Bo Yuรองศาสตราจารย์ด้าน ฟิสิกส์และดาราศาสตร์ ที่ UCR ได้แบ่งปันความคิดของเขาเกี่ยวกับการค้นพบที่เขาและ Manoj Kaplinghat จาก UCI ซึ่งเป็นผู้ทำงานร่วมกันระยะยาวของ Yu’s ได้ ตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal เกี่ยวกับ ultra ที่ค้นพบใหม่ – ดาราจักรกระจายและรัศมีสสารมืดของพวกมัน

Yu และ Kaplinghat เข้าร่วมการวิจัยโดย Demao Kong จาก Tufts University และ Filippo Fraternali และ Pavel E. Mancera Piña จาก University of Groningen ในเนเธอร์แลนด์ ผู้เขียนคนแรก Kong จะเข้าร่วม UCR ในฤดูใบไม้ร่วงนี้

งานวิจัยได้รับการสนับสนุนจากทุนสนับสนุนจาก National Science Foundation, Department of Energy, John Templeton Foundation, National Aeronautics and Space Administration, Netherlands Research School for Astronomy และ ASTRON, the Netherlands Institute for Radio Astronomy

Q. สสารมืดรัศมีคืออะไร?

รัศมีของสสารมืดคือรัศมีของสสารที่มองไม่เห็นซึ่งแทรกซึมและล้อมรอบดาราจักรหรือกระจุกดาราจักร แม้ว่าสสารมืดจะไม่เคยตรวจพบในห้องปฏิบัติการ แต่นักฟิสิกส์ก็ยังมั่นใจว่าสสารมืดซึ่งประกอบขึ้นเป็น 85% ของสสารในจักรวาลนั้นมีอยู่จริง

ถาม คุณพบว่ารัศมีสสารมืดของดาราจักรอัลตร้ากระจายตัวนั้นแปลกมาก มีอะไรแปลกเกี่ยวกับพวกเขาและคุณเปรียบเทียบพวกเขากับอะไร?

ดาราจักรที่มีการกระจายตัวสูงที่เราศึกษานั้นมีมวลน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับดาราจักรทางช้างเผือก อย่างไรก็ตาม พวกมันประกอบด้วยก๊าซจำนวนมาก และมีมวลก๊าซที่สูงกว่ามวลดาวทั้งหมดมาก ซึ่งตรงกันข้ามกับที่เราเห็นในทางช้างเผือก ดาราจักรอัลตร้าไดฟัสยังมีขนาดใหญ่อีกด้วย

การกระจายตัวของสสารมืดในดาราจักรเหล่านี้สามารถอนุมานได้จากการเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซ สิ่งที่ทำให้เราประหลาดใจจริงๆ ก็คือการมีอยู่ของสสารแบริออน ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปของก๊าซ เกือบจะเพียงพอแล้วที่จะอธิบายความเร็วที่วัดได้ของอนุภาคก๊าซ และปล่อยให้มีที่ว่างเพียงเล็กน้อยสำหรับสสารมืดในบริเวณด้านใน ซึ่งดาวและก๊าซส่วนใหญ่ ตั้งอยู่

สิ่งนี้น่าประหลาดใจมากเพราะในกรณีของดาราจักรปกติซึ่งมีมวลใกล้เคียงกับดาราจักรกระจายตัวสูงเป็นพิเศษ มันกลับตรงกันข้าม: สสารมืดครอบงำสสารแบริออน เพื่อรองรับผลลัพธ์นี้ เราสรุปได้ว่ารัศมีของสสารมืดเหล่านี้ต้องมี “ความเข้มข้น” ที่ต่ำกว่ามาก นั่นคือ พวกมันมีมวลน้อยกว่ามากในบริเวณภายใน เมื่อเทียบกับดาราจักรปกติ ในแง่นี้ สสารมืดของดาราจักรกระจายแสงเป็นพิเศษนั้น “แปลก”

เมื่อมองแวบแรก อาจมีคนคาดหวังว่ารัศมีที่มีความเข้มข้นต่ำเช่นนี้จะหายากมากจนไม่มีดาราจักรกระจายแสงสูง หลังจากตรวจสอบข้อมูลจาก การจำลองเชิงตัวเลขที่ทันสมัยของการก่อตัวโครงสร้างจักรวาลแล้ว อย่างไรก็ตาม เราพบว่าประชากรของรัศมีที่มีความเข้มข้นต่ำนั้นสูงกว่าที่คาดการณ์ไว้

ถาม: การศึกษานี้เกี่ยวข้องกับอะไร?

นี่คือการทำงานร่วมกัน Filippo Fraternali และนักเรียนของเขา Pavel E. Mancera Piña เป็นผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของก๊าซในกาแลคซี่ พวกเขาค้นพบว่าดาราจักรกระจายแสงสูงหมุนช้ากว่าดาราจักรปกติที่มีมวลใกล้เคียงกัน เราทำงานร่วมกันเพื่อตีความข้อมูลการวัดการเคลื่อนที่ของก๊าซของดาราจักรเหล่านี้และอนุมานการกระจายตัวของสสารมืด นอกจากนี้เรายังวิเคราะห์ข้อมูลจากการจำลองการก่อตัวโครงสร้างจักรวาลและระบุรัศมีของสสารมืดที่มีคุณสมบัติคล้ายกันกับที่อนุมานจากกาแลคซีแบบกระจายแสงพิเศษ

ถาม สิ่งที่คุณค้นพบทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความเข้าใจเกี่ยวกับการก่อตัว/การก่อตัวของกาแลคซี่ของจักรวาล ยังไง?

เรามีคำถามมากมายเกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาราจักรที่เพิ่งค้นพบเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ดาราจักรกระจายแสงสูงมีก๊าซจำนวนมาก และเราไม่ทราบว่าก๊าซนี้ถูกกักไว้อย่างไรในระหว่างการก่อตัวดาราจักร นอกจากนี้ ผลลัพธ์ของเรายังระบุว่าดาราจักรเหล่านี้อาจอายุน้อยกว่าดาราจักรปกติ ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีถึงการก่อตัวของดาราจักรอัลตร้ากระจาย และจำเป็นต้องดำเนินการเพิ่มเติม

ถาม อะไรทำให้กาแล็กซีกระจายแสงพิเศษมีความน่าสนใจมาก

สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุที่น่าศึกษาเนื่องจากคุณสมบัติที่น่าแปลกใจตามที่กล่าวไว้ในงานของเรา กาแลคซี่กระจายแสงพิเศษที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้เป็นหน้าต่างใหม่สำหรับการทดสอบความเข้าใจเกี่ยวกับการก่อตัวดาราจักรของเรา ซึ่งอาจรวมถึงธรรมชาติของสสารมืดด้วย

University of California, Riverside เป็นมหาวิทยาลัยวิจัยระดับปริญญาเอก ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติการที่มีชีวิตสำหรับการสำรวจประเด็นสำคัญที่มีความสำคัญต่อ Inland Southern California รัฐ และชุมชนทั่วโลก สะท้อนให้เห็นถึงวัฒนธรรมที่หลากหลายของแคลิฟอร์เนีย การลงทะเบียนของ UCR มีนักเรียนมากกว่า 26,000 คน วิทยาเขตเปิดโรงเรียนแพทย์ในปี 2013 และได้ไปถึงใจกลาง Coachella Valley โดยใช้ UCR Palm Desert Center วิทยาเขตมีผลกระทบมากกว่า 2.7 พันล้านดอลลาร์ต่อปีต่อเศรษฐกิจสหรัฐ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติม โปรดไปที่ www.ucr.edu

หน้าแรก