天体物理学家解释银河系最大卫星之一的起源

银河系的卫星星系Crater II(或 Crater 2)位于 Crater 星座，距离地球约 380,000 光年。该星系极冷且弥散性极强，表面亮度低。根据新研究，Crater II 的存在得益于自相互作用的暗物质。

加州大学河滨分校的余海波教授表示：“自2016 年发现以来，人们曾多次尝试重现二号陨石坑的不同寻常的特性，但事实证明这非常具有挑战性。”

暗物质占宇宙物质的85%，它在引力的作用下可以形成一种球形结构，称为暗物质晕。

星系晕是看不见的，但它弥漫并环绕着像二号陨石坑这样的星系。二号陨石坑极冷，这表明它的星系晕密度很低。

余教授说：“陨石坑二号是在银河系的潮汐场中形成的，并与宿主星系发生了潮汐相互作用，类似于地球海洋因月球引力而受到潮汐力的影响。”

“从理论上讲，潮汐相互作用可以降低暗物质晕的密度。”

然而，对围绕银河系的陨石坑 II 号轨道的最新测量表明，潮汐相互作用的强度太弱，不足以降低卫星星系的暗物质密度，使其与测量结果一致——如果暗物质是由冷、无碰撞的粒子组成，正如流行的冷暗物质理论 (CDM) 所预期的那样。

“另一个谜团是，二号陨石坑如何能有这么大的尺寸，因为当卫星星系在银河系潮汐场中演变时，潮汐相互作用会缩小其尺寸，”余教授说。

余教授和他的同事提出了不同的理论来解释二号陨石坑的特性和起源。

它被称为自作用暗物质(SIDM)，可以令人信服地解释不同的暗物质分布。

该理论提出，暗物质粒子通过暗力自发发生相互作用，在靠近星系中心的地方强烈碰撞。

“我们的研究表明，SIDM 可以解释陨石坑 II 的不同寻常的特性，”余教授说。

“关键机制是暗物质自相互作用使陨石坑 II 的光晕热化并产生浅密度核，也就是说，暗物质密度在小半径处变平坦。”

“相比之下，在 CDM 晕中，密度会向星系中心急剧增加。”

“在 SIDM 中，潮汐相互作用的强度相对较小，这与对陨石坑 II 轨道的测量结果一致，足以降低陨石坑 II 的暗物质密度，这与观测结果一致。”

“重要的是，星系尺寸也在 SIDM 晕中扩大，这解释了陨石坑 II 的巨大尺寸。”

“与‘尖角’CDM 晕相比，暗物质粒子在核心 SIDM 晕中的结合更为松散。”

“我们的工作表明，SIDM 比 CDM 更能解释陨石坑 II 的起源。”

该研究发表在《天体物理学杂志快报》上。