银河系暗物质晕是何形状？中国团队首创“时光动画”揭示为扁椭球

来源：中国新闻网

记者：孙自法

据中国科学院国家天文台2日消息，基于该台郭守敬望远镜（LAMOST）、欧洲空间局盖亚（Gaia）卫星数据，中国天文学家领导的研究团队首创“时光动画”新方法，利用不同年龄的造父变星样本直接测量出银盘翘曲的进动方向和速率，在此基础上最新研究揭示，当前银河系的暗物质晕形状为接近球形的扁椭球。

这项天文学重大研究进展由中国科学院大学、中国科学院国家天文台、北京大学和上海交通大学联合主导完成，合作伙伴还包括北京师范大学、美国圣母大学等机构的天文学家，相关成果论文近日在国际专业学术期刊《自然·天文》在线发表。审稿人评价称，“时光动画”是一项新颖且深具说服力的方法，并首次精确测定出进动的方向和速率。

左图：旋转的陀螺在重力力矩下产生进动；右图：类比陀螺，银盘翘曲在暗物质晕的力矩下“翩翩起舞(进动)”(图片来自上海交通大学设计学院侯开元、董占勋制作的艺术想象图)。中国科学院国家天文台/供图

论文共同第一作者和通讯作者、中国科学院大学/中国科学院国家天文台黄样副教授介绍说，在近邻宇宙中，大多数的盘状星系其实都不是一个完美的圆盘，而是在外区表现出像薯片一样的弯曲状态，天文学家称之为“翘曲”。银河系作为一个典型的盘状星系，也不例外地表现出翘曲特征。

在本项研究中，研究团队利用盖亚卫星发现的2600颗年轻经典造父变星作为银河系翘曲的示踪天体，并结合郭守敬望远镜巡天数据精确测量这2600颗经典造父变星的距离和年龄，首创“时光动画”方法，精确描绘出距今2.5亿年间不同年龄切片的银盘三维结构。通过动画“放映”方式，该研究清晰揭示出银盘翘曲的演化过程，发现翘曲沿着逆太阳旋转方向以每百万年0.12度的速率进动。

不同年龄切片的造父变星构建的银盘三维结构以及翘曲节点线随样本年龄的变化（斜率即为翘曲进动速率）。中国科学院国家天文台/供图

进一步的精细测量显示，随着造父变星样本离银心距离的增加，翘曲的进动速率逐渐减小。无论翘曲如何起源，其进动速率和方向都由银河系内盘与暗物质晕共同决定。在扣除银河系内盘的贡献后，研究团队发现，当前包裹翘曲的银河系暗物质晕呈现出略微偏离球形的扁椭球形状，目前只有这一形状才能解释翘曲的剩余进动大小。

研究团队总结表示，他们这项最新研究结果，为研究银河系暗物质晕的演化提供了重要锚点。