NASA揭露附近矮星系和暗物质属性的秘密

上方的矮星系雕刻家是银河系的同伴。天文学家将使用韦伯研究雕刻家和德拉科（银河系的另一个矮伴）中恒星的运动。通过研究恒星如何运动，研究人员将能够确定暗物质在这些星系中的分布方式。

在使用美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜进行的两项独立研究中，一组天文学家将观察银河系和附近的仙女座星系的矮星系伴星。研究这些小伙伴将有助于科学家了解星系的形成和暗物质的性质，暗物质被认为占宇宙物质的约85％。

在第一个研究中，该团队将通过测量银河系中两个矮伴星中恒星的运动来获得暗物质的知识。在第二项研究中，他们将研究我们最近的大型银河系邻居仙女座星系周围的四个矮星系的运动。这将有助于确定仙女座星系的某些卫星星系是否在一个平面内运行，例如我们太阳周围的行星。如果这样做的话，那将对理解星系的形成具有重要意义。这两个计划的主要研究人员是马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所（STScI）的Roeland van der Marel。

观测银河系矮星伴星中的恒星运动

最接近我们银河系的星系是它的伴星矮星系，比银河系小得多。范德马雷尔（Van der Marel）和他的团队计划研究其中两个矮星系（德拉科（Draco）和雕刻家（Sculptor）中的恒星运动。恒星的轨道由每个星系中暗物质产生的引力控制。通过研究恒星如何运动，研究人员将能够确定暗物质在这些星系中的分布方式。

van der Marel解释说：“宇宙中的结构如何形成取决于构成宇宙中大部分质量的暗物质的性质。”“所以我们知道有暗物质，但我们不知道实际上是什么构成了暗物质。我们只知道宇宙中存在某种具有引力的东西，它会拉动事物，但我们真的不知道它是什么。”

艺术家渲染的詹姆斯·韦伯太空望远镜。

该小组将研究矮星系中心暗物质的分布，以确定这种神秘现象的温度特性。如果暗物质是“冷的”，则其密度在银河系中心附近将非常高。如果暗物质是“温暖的”，则在接近银河系中心的整个区域中，暗物质将更加均匀。

同时，韦伯的近红外摄像机（NIRCam）正在研究Draco和Sculptor的中心，另一台仪器，即近红外成像仪和无狭缝光谱仪（NIRISS），将探测矮星系的郊区。STScI的共同研究人员托尼·索恩说：“这些同时进行的观察将提供一些洞察，以了解恒星如何在中心和矮星系的郊区附近以不同的方式运动。”“它们还将允许对同一星系进行两种独立的测量，以检查是否存在任何系统性或工具性影响。”

因为韦伯的视场面积大约是美国宇航局哈勃太空望远镜的六倍，所以该团队可以测量比哈勃所看到的还要暗得多的恒星运动。研究中包含的星星越多，团队就可以更准确地模拟影响其运动的暗物质。

研究矮星系伴星到仙女座的运动

就像银河系一样，仙女座星系是我们银河系中最近的大型邻近星系，拥有众多矮星系伴星。范德马雷尔（Van der Marel）和他的团队计划研究这些矮星系中的四个如何在仙女座星系周围运动，以确定它们是否在空间的平面内分组，或者是否在各个方向上围绕仙女座星系运动。

与第一个观测程序不同，该团队并未尝试测量矮星系内部的恒星如何运动。在这项研究中，他们试图确定矮星系整体如何围绕仙女座运动。这将为洞悉小星系的积聚和积累形成大星系的过程提供精确的见解。

在大多数模型中，包围较大星系的矮星系预计不会位于飞机上。通常，科学家会期望矮星系以随机方式绕着更大的星系飞行。这些矮小的同伴慢慢地会失去能量，并被吸收到更大的星系中，而这个星系还会变得更大。

但是，对于银河系和仙女座系而言，多项研究表明，矮星系中至少有一部分位于一个平面内，甚至可能在该平面内旋转。确定这是否成立的一种方法是测量其三维运动。如果这些运动实际上是在飞机上，则表明矮星系将留在飞机上。但是，如果相伴的矮人似乎在一个平面上，但是它们的运动却在所有方向上，那将表明一个偶然的对准，而不是一个持久的结构。

如果矮星系确实排成一排，这可能意味着以下几种情况之一。可能有很大一部分矮人同伴作为一个整体落入了仙女座周围的轨道。如果是这样的话，矮人将保留它们全部在一起的“记忆”，并且它们现在将表现出相似的动力学特性。

另一种可能性是仙女座星系的矮星系形成为所谓的“潮汐矮星系”。这些引力约束的气体和恒星集合是在大型旋涡星系之间合并或相互作用时形成的。它们像矮星系一样庞大，但并没有被暗物质所控制，因为科学家们相信我们周围的大多数矮星系都是如此。两个大型星系与大量气体合并可能形成一些矮星系，最终形成一个单一的平面结构，但这是不寻常的，因为科学家们认为潮汐矮星系不是矮星系的主要类型。宇宙中的银河系。通常已知矮星系是在称为光晕的暗物质云内部形成的。

无论哪种情况，都可能意味着星系的形成可能比研究人员有时认为的更为复杂。这两种方式都会给开发银河系形成理论模型的科学家提供额外的限制。

Webb的极高精确度

在这两个程序中，团队都会将Webb的准确性和精确度推向极限。“这是一个非常棘手的情况，因为基本上我们要测量的是很小的运动，” STScI的共同研究人员Andrea Bellini解释说。“我们想要达到的精度就像测量从地球上看到的每年在月球表面移动几英寸的物体一样。”

两项研究都是保证时间观测（GTO）计划，分配给Webb望远镜科学家Matt Mountain的团队。他还是总部位于华盛顿特区的天文学研究大学协会（AURA）的主席。

詹姆斯·韦伯（James Webb）太空望远镜将于2021年发射升空，它将是世界上最重要的太空科学天文台。韦伯将解决我们太阳系中的谜团，将目光投向其他恒星周围的遥远世界，并探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。Webb是一项由NASA及其合作伙伴ESA（欧洲航天局）和加拿大航天局领导的国际计划。