研究：銀河暈中GD-1星流獨特特徵或源自自相互作用暗物質次星系暈

美國加州大學河濱分校的天文學家主導的一項新研究指出，在銀河系銀河暈中的GD-1星流，其觀測到的奇特支脈和間隙特徵，是由一個核心塌縮的自相互作用暗物質次星系暈所造成。

GD-1星流展現出的支脈和間隙結構，可能是與一個高密度次結構近距離遭遇的結果。圖片出處：美國加州大學河濱分校。

星流是一群沿著共同軌跡集體移動的恆星。

間隙指的是沿著星流的區域性恆星低密度區域，而支脈則是從星流主體向外延伸的恆星高密度區域。

由於暗物質主宰著星流的運動，天文學家可以利用星流追蹤星系中看不見的暗物質。

銀河系的暈，是圍繞著我們星系的一個大致呈球形的區域，包含暗物質，並延伸到星系可見邊緣之外。

天文學家發現，GD-1星流的支脈和間隙特徵，不容易歸因於已知的銀河系球狀星團或衛星星系的引力影響。

然而，這些特徵可以由一個未知的擾動天體，比如一個次星系暈來解釋。

但這個天體的密度需要比傳統冷暗物質（CDM）次星系暈預測的密度高得多。

美國加州大學河濱分校的餘海博教授表示：「CDM次星系暈通常缺乏產生GD-1星流中所觀測到的獨特特徵所需的密度。」

「然而，我們的研究表明，一個塌縮的自相互作用暗物質（SIDM）次星系暈可以達到必要的密度。」

「這樣一個緻密的次星系暈將有足夠的密度施加引力影響，以解釋在GD-1星流中觀測到的擾動。」

CDM作為主流的暗物質理論，假定暗物質粒子是無碰撞的。

SIDM是一種理論上的暗物質形式，提出暗物質粒子透過一種新的暗力進行自相互作用。

在研究中，餘教授和他的同事使用稱為N體模擬的數值模擬，對塌縮的SIDM次星系暈的行為進行建模。

餘教授稱：「我們團隊的發現為GD-1星流中觀測到的支脈和間隙特徵提供了新的解釋，長期以來，人們一直認為這些特徵表明它與一個高密度天體有過近距離遭遇。」

「在我們的假設中，擾動源是SIDM次星系暈，它擾亂了星流中恆星的空間和速度分佈，並創造出我們在GD-1星流中看到的獨特特徵。」

這一發現也為暗物質本身的性質提供了新的見解。

餘教授表示：「這項研究為透過星流研究暗物質的自相互作用特性開闢了一條有前景的新途徑。」

「它標誌著我們在理解暗物質和銀河系動力學方面邁出了令人振奮的一步。」

這項研究發表在《天體物理學雜誌通訊》上。

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張星宇等人。2025年。GD-1星流的擾動源為核心塌縮的自相互作用暗物質暈。《天體物理學雜誌通訊》978卷，L23；doi: 10.3847/2041-8213/ada02b