暗物质动力学探索奇异的卫星星系“Crater II”
“Crater II”是一个巨大而暗淡的卫星星系，它的特性对传统的冷暗物质理论提出了挑战。SIDM理论提供了一个更好的解释，认为暗物质相互作用降低了密度，增大了星系体积，与观测结果相吻合。Crater II距离地球约 38 万光年，是银河系最大的卫星星系之一。Crater II极其寒冷，恒星移动缓慢，表面亮度很低。这个星系是如何起源的，目前还不清楚。
加州大学河滨分校物理学和天文学教授于海波说："自2016年发现Crater II以来，人们曾多次尝试重现它的不寻常特性，但事实证明这非常具有挑战性。"他的团队在最近发表于《天体物理学期刊通讯》（TheAstrophysical Journal Letters）的一篇论文中对Crater II的起源做出了解释。
卫星星系是一个较小的星系，它围绕着一个较大的主星系运行。暗物质占宇宙物质的85%，它可以在引力的作用下形成一个球形结构，称为暗物质晕。暗物质晕看不见摸不着，它渗透并包围着像Crater II这样的星系。Crater II极其寒冷，这表明它的光环密度很低。
我们的银河系被大约 50 个矮星系包围着。这些星系中的大多数只能通过望远镜来识别，并以它们出现在天空中的星座来命名（例如天龙座、雕刻家座或狮子座）。不过，两个最明显的矮星系被称为大麦哲伦云（LMC）和小麦哲伦云（SMC），它们很容易被肉眼看到。资料来源：ESA/Gaia/DPAC
Crater II在银河系的潮汐场中演化，经历了与宿主星系的潮汐相互作用，类似于地球海洋因月球引力而经历潮汐力。理论上，潮汐相互作用可以降低暗物质晕的密度。
然而，对Crater II环绕银河的轨道的最新测量结果表明，潮汐相互作用的强度太弱，不足以降低卫星星系的暗物质密度，从而与其测量结果保持一致--如果暗物质是由冷的、无碰撞的粒子构成的，正如流行的冷暗物质理论（或称CDM）所预期的那样。
另一个谜题是，当卫星星系在银河系的潮汐场中演化时，潮汐相互作用会缩小卫星星系的体积，因此Crater II怎么会有这么大的体积呢？
于和他的团队引用了一种不同的理论来解释Crater II的特性和起源。该理论被称为"自相互作用暗物质"（self-interacting dark matter，简称SIDM），它可以令人信服地解释各种暗物质的分布。该理论认为，暗物质粒子通过暗力进行自我相互作用，在靠近星系中心的地方相互发生强烈碰撞。
于说："我们的工作表明，SIDM可以解释Crater II的不寻常特性。关键的机制是暗物质的自我相互作用使Crater II的光环热化，并产生一个浅密度核心，也就是说，暗物质密度在小半径处是扁平的。相反，在CDM光环中，密度会向星系中心急剧增加。"
在 SIDM 中，与Crater II轨道测量结果一致的相对较小的潮汐相互作用强度就足以降低Crater II的暗物质密度，这与观测结果是一致的。
"重要的是，星系的大小在SIDM光环中也会扩大，这就解释了Crater II的巨大体积。暗物质粒子在有芯的SIDM光环中比在'脆弱'的CDM光环中结合得更松散。我们的工作表明，SIDM比CDM更能解释Crater II的起源。"
编译自/ScitechDaily
