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连接宇宙的宇宙网塑造了星系中的暗物质

科学
wanwan (42055)发表于 2022年03月17日 14时54分 星期四
来自华龙之宫
我们的宇宙由暗物质和气体巨线构成的网连接起来,这些巨线横跨数百万光年,在密集星系团组成的“节点”处相交。巨大的宇宙网塑造了星系的分布和演化,科学家正试图通过更敏锐的观察和模拟解开网的基本方式。由爱丁堡大学天文学研究生 Callum Donnan 领导的一个团队确定了星系的化学组成与其在宇宙网中的位置之间的重要相关性。周一发表在《自然天文学》上的一项研究显示,“和远离节点的星系相比,靠近节点的星系显示出更高的化学丰富性,”这一发现揭示出宇宙连接的一些神秘力量。

为了解决这个问题,Donnan 和同事检查了新墨西哥州 Sloan 数字巡天(Sloan Digital Sky Survey in New Mexico)观测到的约 10 亿光年内的银河系星系。团队研究了真实星系星际空间中气体的元素组成,这一特性被称为气相金属丰度。结果表明,靠近宇宙网节点的星系富含“金属”,在天文学中,指的是任何比氦重的元素。在靠近网细丝的地方也观察到了较弱的相关性,这些细丝横跨宇宙,将节点连接在一起。团队使用 IllustrisTNG 平台进行了复杂的宇宙学模拟,模拟支持了观测的结果。值得注意的是,这种方法揭示出星系在宇宙网中的位置会调节其化学成分,即使考虑到其他因素——例如宇宙特定区域的密度,情况也是如此。

这自然引出了一个问题,即和沿着宇宙网的细丝分布或分布在“空隙”的星系相比,为什么位于节点附近的星系富含更多的金属?Donnan 的团队找到了两个主要驱动因素:从星系外部吸收气体,以及星系内部恒星和暗物质的演化。星系以散布在星系间介质空间中的气体为食,但距离节点较远的星系消耗的这种外部物质比靠近节点的星系更多。由于星系间的气体是贫金属的,它稀释了遥远星系的富集气体,降低了它们的整体气相金属丰度。节点附近的星系不会消耗太多这种贫金属材料,这有助于使它们在化学上富含更高浓度的较重元素。此外,靠近节点的星系似乎比位于远处的星系更早成熟。这些星系在诞生新恒星和收集暗物质方面处于领先地位,暗物质是构成宇宙大部分物质的神秘物质。