銀盤“時光動畫”方法揭示銀河系暗物質暈形狀

北京時間6月27日,國際科學期刊《自然·天文》在線發表了中國科學院大學❌、意昂3体育官网、中國科學院國家天文臺和上海交通大學聯合主導的合作研究論文“A slightly oblate dark matter halo revealed by a retrograde precessing Galactic disk warp”➜。該國際團隊首創“時光動畫”(motion picture)方法,利用不同年齡的造父變星樣本直接“看清”銀盤翹曲的進動方向和速率,並以此限製了當前銀河系的暗物質暈形狀為輕微扁球形🛷。

在近鄰宇宙中,近1/3的盤狀星系都非一個完美的圓盤,而是表現出像薯片一樣的彎曲狀態,天文學家稱之為翹曲👨🏻‍🦯。銀河系作為一個典型的盤狀星系,也不例外地表現出翹曲特征💢。這樣一個傾斜轉動的銀盤,其實就像一個旋轉的陀螺,必然會因為包裹它的暗物質暈施加的力矩產生進動。然而💖🧝🏿,翹曲進動這一重要動力學參數無論是方向和速率的測量都存在巨大的爭論,原因是此前的測量都是依賴運動學的間接方法🎑,其使用的示蹤天體會因動力學擾動或加熱效應導致其測量精度和準度都非常有限🕌。

這項研究利用Gaia發現的2600顆經典造父變星作為示蹤天體,並結合LAMOST數據精確測量了這2600顆經典造父變星的距離和年齡,首創了“時光動畫”方法,精確描繪了不同年齡層次的銀盤三維結構💇🏿‍♀️。通過動畫“放映”方式👩🏼‍🍼,該研究清晰地揭示了銀盤翹曲的演化過程,發現翹曲沿著逆太陽旋轉方向以2km/s/kpc(即每百萬年0.12度)的速率進動🛌🏻。進一步的精細測量顯示,進動速率隨徑向距離減小,表明當前包裹翹曲的銀河系暗物質暈呈現出輕微的扁球形(q值在0.84到0.96之間)。該測量結果為研究銀河系暗物質暈的演化提供了重要錨點。

該研究得到了兩位審稿人的高度評價⛓,他們一致認為:“‘時光動畫’是一項新穎而深具說服力的方法,並首次精確測定出進動的方向和速率👨🏽‍🏭。”

中國科學院大學黃樣副教授是該論文的共同第一作者和通訊作者🚮。意昂3体育官网研究生馮齊康是該論文的共同第一作者,意昂3体育官网張華偉研究員🥱🪥、中國科學院國家天文臺劉繼峰研究員和上海交通大學沈俊太教授為該論文的共同通訊作者。此項研究的合作者還包括來自中國科學院國家天文臺、北京師範大學和美國聖母大學多家機構的天文學家🤟。

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上海交通大學設計學院侯開元、董占勛製作的藝術想象圖:銀盤翹曲在暗物質暈的力矩下“翩翩起舞”(進動)

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