重建与银河系的碰撞中被撕碎的古老矮星系 可能有助于寻找暗物质

　　天体物理学家首次计算出一个矮星系的原始质量和大小，该星系在数十亿年前与银河系的碰撞中被撕碎。重建最初的矮星系，今天其恒星以恒星“潮汐流”穿过银河系，将有助于科学家了解像银河系这样的星系是如何形成的，并有助于在我们的银河系中寻找暗物质。

　　伦斯勒理工学院物理学、天体物理学和天文学教授海蒂·纽伯格说:“我们一直在进行模拟，把这一大股恒星流备份几十亿年，看看它落入银河系之前是什么样子。”“现在我们有了数据测量，这是利用信息发现银河系中暗物质的第一步。”

　　数十亿年前，银河系附近的矮星系和其他类似的星系被拉进了更大的星系。当每个矮星系与银河系结合时，其恒星受到“潮汐力”的牵引，这种力与地球上产生潮汐的力是一样的。潮汐力扭曲并最终撕裂了矮星系，将其恒星伸展成潮汐流，席卷银河系。这种潮汐合并相当普遍，纽伯格估计，被吸收到银河系中的“移民”恒星构成了银河系光晕中的大部分恒星，这是一个围绕着中心圆盘旋臂的大致球形的恒星云。

　　至关重要的是，潮汐流恒星的位置和速度携带着关于银河系重力场的信息。

　　重建矮星系是一项研究任务，它结合了来自恒星调查、物理学和 Newberg 的MilkyWay@Home分布式超级计算机的数据，该计算机利用志愿者捐赠的 1.5 petaflops（一种计算机处理速度的衡量标准）的家用计算机能力。这种巨大的处理能力使得模拟大量不同形状和大小的矮星系的破坏成为可能，并确定最符合我们今天看到的恒星潮汐流的模型。

　　正如2022年2月17日发表在《天体物理学杂志》上的文章所述，纽伯格的团队估计，原始星系的总质量是我们太阳质量的2×107倍，该星系的恒星今天形成了孤儿-Chenab流。

　　然而，据估计，只有1%多一点的质量是由像恒星这样的普通物质组成的。其余部分被认为是一种假设的物质，称为暗物质，它施加引力，但我们看不到它，因为它不吸收也不发光。暗物质的存在可以解释我们可以看到的物质质量的引力与解释星系形成和运动所需的更大引力之间的差异。据估计，暗物质的引力构成了宇宙中多达85%的物质，落入矮星系的恒星潮汐流可以用来确定暗物质在我们星系中的位置。

　　研究还发现，Orphan-Chenab流的前身比我们今天在银河系外围测量的星系质量更小，如果这种小质量得到证实，它可能会改变我们对小恒星系统如何形成的理解，然后合并在一起，形成像我们银河系一样的更大的星系。

　　纽伯格博士是银河晕的专家，是识别银河系恒星潮汐流的先驱。有一天，她希望MilkyWay@home将帮助她测量的不仅仅是一个解体的矮星系的属性。理想情况下，她希望同时拟合许多矮星系、它们的轨道以及银河系本身的属性。这个目标很复杂，因为在一个小星系落入并被撕裂形成这些潮汐流的数十亿年时间里，我们星系的属性发生了变化。

　　“通过煞费苦心地跟踪被拉入银河系的恒星的路径，纽伯格博士和她的团队正在构建一幅图像，不仅向我们展示了一个早已毁灭的矮星系，还揭示了我们的星系的形成和物质的本质，”伦斯勒科学学院院长科特·布雷纳曼说。