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高精度模擬解開球狀星團起源之謎

形成機制可不依賴暗物質

2025年09月17日08:17 | 來源:科技日報
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科技日報北京9月16日電 (記者張夢然)幾個世紀以來,天文學家一直對宇宙中最古老、最密集的恆星系統之一——球狀星團的起源感到困惑。如今,由英國、美國、瑞典等多國科學家組成的團隊發表於最新一期《自然》雜志的研究,通過高精度模擬終於解開了這一謎題,並意外發現了一類此前未知的恆星系統。該研究為理解星系形成、暗物質本質以及宇宙早期演化開辟了全新路徑。

球狀星團是由數十萬到數百萬顆恆星組成的密集星群,它們圍繞銀河系等星系運行,其恆星在年齡和化學成分上高度一致,且未顯示出暗物質存在的跡象。這些特征自17世紀被發現以來,其形成機制引發激烈爭論。

此次,團隊利用英國DiRAC國家超級計算機設施,運行了名為EDGE的虛擬宇宙模擬項目,耗時數年,追溯了宇宙138億年的演化歷史。該模擬以前所未有的10光年分辨率,首次在虛擬環境中實時重現了球狀星團的形成過程。結果顯示,球狀星團可以通過至少兩種不依賴暗物質的機制形成,為這一百年難題提供了關鍵解答。更令人驚喜的是,他們還在其中發現了一類全新的天體——“球狀星團狀矮星”。

這類新天體在外觀上與傳統球狀星團極為相似,但其內部卻含有大量暗物質,其性質介於球狀星團與矮星系之間。由於以往望遠鏡觀測可能將其誤認為普通球狀星團,這類天體很可能早已被發現卻未被正確識別。例如,銀河系已知的“超微弱”矮星系網狀星系Ⅱ,就可能是此類候選體。

英國薩裡大學天體物理學系主任賈斯汀·裡德教授指出,EDGE項目的目標是構建宇宙中最小星系最真實的演化模型,既能追蹤138億年的宏大歷史,又能放大到單顆恆星爆炸的細節。雖然在DiRAC超級計算機上運行耗時數年,但成果極為豐碩。

這一發現具有深遠意義。如果球狀星團狀矮星被后續觀測証實,它們將成為研究暗物質特性的獨特實驗室,同時也可能是搜尋宇宙第一代恆星的最佳場所。

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(責編:邢鄭、孫娜)

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