星系观测能用相对论性引力解释吗？

我们考虑了各种可供选择的引力理论,用来作为星系动力学而不引入任何暗物质。我们将这些相对论性引力理论的预言与各种实验数据(牛顿极限、光的偏转和延迟、星系旋转、引力透镜效应及等效原理等)进行了比较,发现不引入暗物质的话,任何引力理论都不能解释银河系的行为。     

发现没有恒星的星系

最近,天文学家首次发现了一个不存在任何恒星的黑暗星系。这个被称为“VIRGOH121”的星系被认为是由氧云和暗物质组成,暗物质是拥有巨大的引力、却又不可见的奇异物质。由于黑暗星系不发出可见光,所以科学家是通过追踪由氢原子发出的无线电波来发现它的。“VIRGOH121”星系中包含的气体足以形成1亿颗太阳大小的恒星,但是其中被观察到的氢原     

破解暗物质失踪之谜

正2019年,科学家宣布,发现黯淡超发散星系(简称"UDF")中严重缺乏暗物质的第二例——NGC1052-DF4星系(简称"DF4")。第一例是NGC1052-DF2(简称"DF2"),而DF4的发现进一步说明暗物质数量不够的星系真的可能存在。问题是:根据现有模型,星系的形成首先就需要暗物质。那么,怎么可能存在暗物质不够的星系?既然连暗物质都严重缺乏,又怎么可能形成星系?科学家并不清楚暗物质是什么,也不能直接探测暗物质,但知道大多数星系的引力都比在只有正常、可探测物质情况下的引力强得多,     

前沿

正发现"暗物质加热"独特现象存在的证据科学家首次发现了一种名叫"暗物质加热"的独特现象存在的证据。这项新研究指出,暗物质(一种占宇宙中物质总量27%的隐形物质)可以被星系内部活动加热并四处移动。随着新恒星的形成,由此产生的强风会将气体与尘埃推开,使星系中央的质量向外转移,而制约暗物质的引力也会随之受到影响,向星系外部移动。该研究对附近的矮星系展开了分析,试图寻找该星系中     

超致密矮星系的潮汐剥离演化序列

<正>长期以来,星系(galaxy)和星团(star cluster)被认为是截然不同的两类天体.星系在暗物质晕中诞生成长,有较为复杂的恒星形成历史,是由大量恒星、气体、尘埃和暗物质等物质组成的天体系统,往往有着庞大的结构.星系的形态也多种多样,包括椭圆星系、旋涡星系、不规则星系等.多个星系通常以星系群和星系团的形式存在,形成宇宙中大尺度结构的同时,也互相影响着各自的演化轨迹.     

无碰撞简并粒子系统的引力不稳定性

无碰撞粒子系统引力不稳定性研究的重要性源于:(1)在各种尺度的恒星系统(星系、星系团等等)中,平均碰撞时间与该系统的动力学时间相比较是很大的.故这些系统都是无碰撞系统;(2)占宇宙绝大部分质量的暗物质,极可能是宇宙早期遗留下来的大量静质量不为零的粒子(如中微子等),由于这些粒子间的相互作用很弱,都应视作无碰撞引力系统.在标准宇宙模型中,像宇宙中微子那样的暗物质粒子在宇宙早期已从热平衡中退耦,且保持着退耦前的Fermi分布形式.Weinberg首先指出了存在完全中微子简并的情况.讨论星系及宇宙大尺度结构的形成与演化,有必要研究无碰撞简并粒子系统的引力不稳定性.在应用动力学方法研究无碰撞等离子体的稳定性问题中,已建立起很多成熟的方法.虽然无碰撞引力系统与无碰撞等离子体有一定的相似性,但是它们间还是存在着一些很基本的差别:等离子体在大尺度上是中性的,可形成稳态的均匀平衡结构;而引力系统不会形成稳态的均匀平衡位形.自引力系统的这种本质上的不均匀性,使得研究这种系统的稳定性问题大为复杂化.Sweet曾指出,当扰动的波长可与系统的尺度相比拟时,这种宏观不稳定性问题的研究就变得极其困难.不过,假定自引力系统与静电的等离子体一样,可以形成一个无限大的均匀介质,这会在数学处理上     

第一代恒星与星系何时、怎样产生?

第一代恒星与星系的形成标志着宇宙从原初的平滑状态到当前的成团状态的转变.标准宇宙学模型认为第一代恒星在红移等于30左右开始形成.本文梳理了第一代恒星的形成理论,并借助数值模拟手段介绍了恒星形成过程中的重要物理机制.文章首先讨论了暗物质晕的演化及晕中原初气体的落入与冷却;然后,考虑了第一代恒星的反馈效应及其对吸积过程的影响,这决定了第一代星系的性质.在不久的将来,现代的大型望远镜将实现对第一代星系的探测.     

银河宇宙线带电粒子

引言银河宇宙线带电粒子是在星体演化过程中产生的,携带着星体内部核合成过程的重要信息。初级宇宙线的核成份包括从氢至少到铀的全部元素,其中氢核约占93%,氦核约占6%,其他原子核约占1%左右。图1比较了银河宇宙线和太阳系元素的相对丰度。     

暗物质三维图像描绘星系历史

研究人员揭示了宇宙一部分不为人知的3-D图像——过去,宇宙学家花了20年时间绘制了一张宇宙的图像,揭示的大量可见星系并不是随机排列,而是呈现出惊人的结构;现在,科学家正在探测的结构是宇宙中一种看不见的“暗物质”,正是暗物质的引力作用使星体凝聚到一起形成了星系,并使星系聚集成半径达数千万光年的星系团。     

大尺度有效引力理论与洛仑兹破缺

微波背景辐射的多普勒效应可能意味着在宇宙学尺度上洛仑兹boost不变性的破缺,假定洛仑兹对称性从星系尺度上开始部分破缺,以非常狭义相对理论模型的对称群为例,构造了其相应的规范理论作为大尺度上的有效引力理论,发现这些洛仑兹破缺的引力模型共同特征是即使物质源为普通标量物质时,时空挠率和contortion也一般不会为零,而广义相对论在这种情况下给出零挠率和零contortion,时空联络为Levi-Civita联络.非零contortion的存在贡献一个等效的能量动量张量分布,在星系乃至星系团尺度上的静态解中扮演暗物质角色,在宇宙学尺度上的类Roberson-Walker膨胀解中扮演暗物质与暗能量的角色,很可能会贡献一部分暗物质、暗能量效应.以Sim(2)为例,特别研究了其规范理论的自洽性,包括Maurer-Cartan方程在Sim(2)上的闭合性和以及由Jacobi恒等式在Sim(2)上导致的第一和第二Bianchi恒等式.     

研究人员揭示了宇宙一部分不为人知的3-D图像——暗物质三维图像描绘星系历史

过去，宇宙学家花了20年时间绘制了一张宇宙的图像，揭示的大量可见星系并不是随机排列，而是呈现出惊人的结构；现在，科学家正在探测的结构是宇宙中一种看不见的“暗物质”，正是暗物质的引力作用使星体凝聚到一起形成了星系，并使星系聚集成半径达数千万光年的星系团。     

自然信息

天文学家在测量星系时早就发现,它们的动力学质量比光度质量大得多。如后发座星系团,前者比后者大100倍。在测量光度很低的星系晕时,测得的质光比很大,其数值达几百以上,而在太阳邻近区域质光比却只有2。这说明暗物质在宇宙平均物质密度中占极大的比重,它们弥漫于星系团、星系群之     

探索早期宇宙恒星形成方面获得重要进展

<正>探索早期宇宙中的恒星形成是当前天文学研究的热点领域.南京大学施勇研究团队通过研究2颗"化石"星系来探索贫金属条件下的恒星形成,研究成果表明宇宙原初气体可能无法有效地形成恒星.该研究工作于2014年10月16日在线发表在Nature杂志(http://www.nature.com/nature/journal/v514/n7522/full/nature13820.html).大约130亿年前,第一代恒星和星系开始形成.这些恒星和星系诞生于宇宙原初气体,由氢和氦两种元素组成,     

恒星演化——1983年诺贝尔物理学奖的主题

1983年诺贝尔物理学奖授与芝加哥大学的钱德拉塞哈(S.Chandrasekhar)和加州理工学院的福勒(A.Fowler),以表彰他们对恒星演化研究的贡献。现在我们知道,一个星体是由存在于星系中的气体和尘云所形成的。在引力的作用下,一团凝聚物慢慢收缩形成一个星体。在此过程中释放出能量并导致加热。最后温度高到足以在星体内部引起核反应。结果,主要成分氢聚变成氦。这样产生一种阻止收缩的压力并使星体稳定,因而使它得以存在几百万年。     

暗物质粒子平均每分钟撞击一次人体

根据几项暗物质探测项目获得的数据,平均大约1分钟就会有暗物质粒子击中人体。暗物质不同于常规物质,它们完全不可见。科学家们之所以能知道它们的存在,是因为它们会对宇宙中的星系和星系团产生引力作用。科学家们估算认为这种神秘的暗物质占到了整个宇宙中所有＂物质＂总量的80%。到目前为止,尚没有任何人能够确定地指出暗物质的组成粒子究竟是什么。     

暗物质越多 黑洞越大

<正>黑洞坐落在每个大质量星系的中心。科学家现在相信,星系的这颗黑暗心脏是由它周围的暗物质云塑造的。科学家通过观测椭圆星系,来调查黑洞与暗物质云之间关系。椭圆星系是在较小的星系合并成一个橄榄球形状的星系时形成的,它们的暗物质也合并在一起。目前尚不清楚暗物质怎样控制黑洞生长,但新     

将MOND应用于太阳系

观测发现一些旋涡星系外围的恒星绕星系中心转动的速度相当地大,但它们既未飞出星系,也难以用牛顿的引力定律解释.一般认为,这暗示众星之间存在着大量暗物质,它们大部分分布在星系的外围,提供着额外的引力,从而加快了这部分区域内恒星的运动速度.     

宇宙中的氦

氦(He)是一个重要的化学元素。在元素周期表上,氢独占鳌头,氦名列第二。在广袤无垠的宇宙空间,它的含量也仅次于氢。它们合在一起占已观测到宇宙全部质量的98%以上,而其他上百种元素总共还不到2%。在恒星内部的热核反应中氦扮演一名主角。它对天体演化具有举足轻重的作用,对于这样一     

修正牛顿定律?

暗物质的提出是为了解释星系动力学,而对牛顿引力理论的修正或许能提供更好地解释-- 宇宙似乎是由不可见的成分所主导,天文学家将此称之为暗物质和暗能量.存在暗物质的天文学证据已经很明显:在河外星系中,天体的旋转速度超过了用可见恒星和气体所能解释的速度.     

有没有固态氦

在元素中,氦是非常特别的。它的原子量仅次于氢,是第二个最轻的元素。在宇宙间,它的丰度也仅次于氢,是第二个数量最多的元素;一般恒星的能源都是来自氢聚变为氦。但是,在地球上它却是一种稀有气体,在大气中的含量仅占0.0005％强。只有某些油气田产出的天然气中氦的含量多些,可以占7.6％。然而最叫人惊奇的还是