我们银河系的光环是由什么构成的,又是如何形成的?

网友问:“银河系的光环是由什么组成的?为什么它总是在那里?它是怎么到银河系的?”

答:光晕(几乎)是银河系周围的球形区域,主要成分是暗物质(就像圣人头上的散射光,但不是动漫中天使头上的黄色光晕)。暗物质之所以“暗”,是因为它不发出任何电磁辐射,所以只能通过引力相互作用来研究暗物质。暗物质,尤其是光,在穿过暗物质时会像凸透镜一样弯曲,这就是“引力透镜”效应。

插图:用宇宙学N体模拟暗物质晕

很多理论解释了暗物质的可能成分,可能是类晕的大质量致密天体,也可能是大质量弱相互作用粒子。大尺度致密天体和死星、行星一样,属于类似物质,理论上构成了恒星晕的大部分质量。但是对引力透镜速度的检测排除了这种可能性,因为它们的数量不足以形成一个光晕。

图示:晕大质量致密天体又称大质量致密晕天体,是天文学中的常用术语,可以用来解释星系晕中可能存在的暗物质。晕质量致密天体是一些质量很小的重子物质,很少或没有电磁辐射,不影响星际空间中的恒星系统。晕团致密天体本身不发光,所以很难被探测到。晕大质量致密天体也可能是黑洞、中子星、褐矮星、自由行星、白矮星和非常弱的红矮星。有人认为晕大质量致密天体和大质量弱相互作用粒子(WIMP)都是暗物质的候选者。

大质量弱相互作用粒子是仍处于理论阶段的粒子。它们有点类似于中微子,很少与普通物质相互作用。它们和中微子的区别在于,它们的质量可以很重。银河晕的构成对宇宙学非常重要,因为宇宙的大部分质量都集中在银河系的晕中,宇宙的演化很大程度上取决于每种暗物质的数量。(真的很刺激)

图示:由于引力透镜效应,在星系团CL0024+17中发现了一个暗物质环,在这张哈勃太空望远镜照片中显示为蓝色。

并不是所有的物质都是“暗物质”。晕是一些古老星团(球状星团)的来源。之所以说它们是遥远的古老恒星群,是因为它们的恒星中含有低放射性的重元素,这些元素并不存在于年轻的宇宙中,而是随着时间的推移诞生于超新星中。这些星团基本上在星系核的随机轨道上运动。

图示:X射线、红外和可见光图像合成的多波段开普勒超新星遗迹,SN 1604。

那么,他们为什么在这里?星系形成的标准模型包括所有由暗物质晕组成的星系。暗物质晕比这个可见模型出现的更早,因为暗物质和普通物质的相互作用不强(引力可以帮助它们相互作用),也没有大气压的支持(不像大气压)。对于可见物质来说,当我们的星系正在形成的时候,球状星团就已经形成了,而其他的恒星则来自于被我们的星系解体的小星系。所以有人说球状星团就像银河高速公路杀手。

相关天文知识

银河晕是一种延伸的近球形结构,可以延伸到银河系的主要可见部分之外。以下是银河系光环的几个组成部分:

在螺旋星系中,晕和银河系主体的区别是最明显的:晕的球形和扁形形成鲜明对比。在椭圆星系中,晕与星系的其他部分没有太大的不同。

宇宙冷物质模型模拟了恒星系统的形成过程和星系的演化。比如光环诞生于尘埃,星系由宇宙中的尘埃形成。最初,宇宙中存在大量球状星团。后来,这些恒星相互碰撞,被摧毁,留下了尘埃。这些尘埃粒子结合形成星系。)说明大部分星系首先是由微小物质组成的。晕由重子和暗物质组成,它们相互作用形成晕。有证据表明,重力和原始黑洞的存在也可能与星系晕的成分有关。合并后的气体流向中央星系,成为其一部分,而恒星和暗物质则留在星系晕中。

参考数据

1.维基百科全书

2.天文术语

3.好奇熊猫

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