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科研人员首次利用LAMOST巡天数据对太阳附近的暗物质密度进行测算
2016-11-04| 【 【打印】【关闭】

  近日,国家天文台夏啟然、刘超、毛淑德等人利用精心挑选的LAMOST巡天观测数据,采用假设较少、数学表达简单的Kz力模型,对太阳附近的暗物质密度进行了重新估算,得到新的结果为0.018±0.005M?pc-3。同大多数前人的工作相比,这一新结果认为太阳周围暗物质的质量密度要更大一些(参见图1)。这项工作已经发表在国际著名天文期刊《皇家天文学会月刊》(MNRAS)上。

  暗物质是宇宙中最神秘的物质,由于暗物质粒子不参与电磁相互作用因此不会发光,天文学上只能通过其产生的引力作用来探测它的存在。暗物质和重子物质的比例是宇宙最基本参数之一,并在不同尺度上决定着宇宙天体的演化历史。在整个宇宙中暗物质大约占据70%多的总物质,但是在星系尺度上通常会占据星系总质量的90%以上。由于它们全部散布在星系周围构成暗物质晕,因此尽管星系绝大多数质量都是暗物质,但在星系盘附近暗物质所占的比例非常低。这给我们在地球上直接探测暗物质带来了巨大的困难。

  使用天文观测对太阳附近的暗物质质量密度进行可靠测量是寻找暗物质粒子、理解暗物质在银河系中分布特点的重要一步。尽管自荷兰天文学家Oort在1932年首次测量以来有大量此类工作发表,但是不同工作测量的结果差异很大。

  使用恰当的观测数据、选择合适的动力学模型是准确测量暗物质密度的关键因素。暗物质的测量工作非常困难,一方面它需要合理的动力学模型,能够有效分解出重子物质和暗物质分别的贡献;另一方面它需要尽量多的恒星样本,提供精确的恒星空间分布和速度测量。LAMOST巡天提供了迄今为止世界上最大的恒星光谱库,而且绝大多数观测的恒星都分布在太阳附近,这为精确测量太阳附近的暗物质密度提供了极佳的合适条件。

  作为使用LAMOST数据开展的首次测量,夏啟然等人仅仅使用了北银极附近的数千颗恒星光谱。但经分析,当恒星样本成倍增加时,采用现有方法测量的暗物质密度精度还可以显著提高。他们预计在新一期LAMOST数据发布之后,测量精度将达到10%左右,从而对暗物质密度做出更强限制。

 

最近几年对太阳邻域暗物质密度的测量结果比较,红色的是夏啟然等人的工作得到的结果

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