“它……它是什么样子?为什么看不见?”傅愽文追问。
“这正是当代物理学最大的谜团之一。”傅老坦诚地说,“我们不知道它的具体构成。它不发光,不吸收光,也不反射光,几乎不与普通物质发生除了引力之外的任何相互作用。我们之所以确信它的存在,完全是通过它对可见物质、对光线的引力效应间接推断出来的。而本星系群,作为一个相对独立且我们能够详细研究的引力系统,是研究暗物质性质和分布的绝佳样本。”
傅老指向整个本星系群的模拟图:“我们认为,本星系群中的每一个星系,包括银河系和仙女座星系,都嵌入在一个巨大的、主要由暗物质构成的‘晕’之中。这些暗物质晕才是星系真正的主导者,它们巨大的质量产生的引力,不仅束缚着星系本身的恒星,也支配着星系之间的运动和最终命运——比如银河系和仙女座星系的未来合并,其背后真正的‘推手’,就是这两个暗物质晕之间的引力舞蹈。”
陈智林调出了根据理论模型绘制的暗物质分布图,原本看似空旷的星系际空间,被大片大片、代表暗物质密度高低的、半透明的彩色晕团所填充。可见的星系,仿佛只是这些巨大暗物质结构之上,偶然点缀的明亮饰物。
这幅图像带给傅愽文的冲击是巨大的。他第一次直观地感受到,宇宙中可见的星辰大海,或许只是冰山一角,在那深邃的黑暗背景之下,潜藏着更为庞大、更为神秘莫测的构成。
“所以,”傅愽文若有所思地说,“我们看到的星星和星系,其实只是……标记?用来画出那些看不见的暗物质的地图?”
“精辟!”傅老眼中闪过惊喜的光芒,“愽文,你这个总结非常到位。天文学家们正是通过观察可见物质的运动,来‘描绘’出不可见暗物质的分布图景。本星系群,就是我们最近的一张‘暗物质地图’。”
接下来,陈智林开始更系统地介绍本星系群的其它成员,他按照类型和归属进行了梳理:
“除了银河系和仙女座星系这两个主导者,以及它们各自的卫星星系群之外,本星系群中还存在一些似乎相对独立的星系。比如狮子座I、狮子座II等矮星系,它们可能处于两者之间,或者是在一个更大的轨道上绕行本星系群的整体质量中心。”
他一边说,一边在星图上标注出这些星系的位置。“还有一些有趣的系统,比如NGC 3109星系群,它包含NGC 3109本身以及一些更小的伴星系,像玉夫座矮星系等。这个小组似乎正在脱离本星系群的引力影响,可能在未来的宇宙膨胀中与我们渐行渐远。”
“宇宙还在变大吗?”傅愽文想起了之前学过的知识。
“是的,宇宙在加速膨胀。”傅老肯定道,“在大尺度上,星系团之间彼此远离。但在像本星系群这样,由引力紧密束缚的小范围内,膨胀效应被克服了,星系们被引力捆绑在一起,共同演化。不过,在更遥远的未来,当宇宙膨胀到一定程度,本星系群之外的星系都会远离我们而去,直到从我们的观测视野中消失。那时,本星系群合并成的新星系,将成为可观测宇宙中唯一的、孤岛般的存在。”
这个关于宇宙终极未来的描绘,带着一种苍凉而壮阔的诗意,让书房陷入了短暂的沉默。只有屏幕上的星图在无声地转动,演绎着百亿年的沧桑。
为了更直观地展示这些星系邻居的样貌,陈智林调出了哈勃空间望远镜、韦伯空间望远镜以及其他大型地面望远镜拍摄的高清照片。
当清晰的、细节丰富的仙女座星系盘面图像充满屏幕时,傅愽文发出了低低的惊呼。那不再是模糊的光斑,而是一个拥有尘埃带、星云、星团和无数恒星的庞大宇宙岛。他甚至能分辨出一些显眼的球状星团和巨大的恒星形成区。
“看这里,”陈智林放大图像的一个区域,“这是仙女座星系的一个巨大星云,类似于我们银河系的猎户座大星云,但规模可能更大。这些地方是恒星的摇篮。”
接着是三角座星系的面貌,其松散而活跃的旋臂结构清晰可见,蓝色的年轻星团像串串珍珠镶嵌其中。
然后是一些矮星系的特写。有的呈现规则的椭圆形状,像M32,看起来就像一个模糊的小光球;有的则是不规则的、奇形怪状的集合体,如大小麦哲伦云,仿佛是被撕扯过的;还有一些极为暗弱的矮椭球星系,它们在图像上几乎难以辨认,只是一片弥散而稀疏的星光。
“这些矮星系非常暗弱,所以很难被发现。”陈智林解释道,“直到近几十年来,随着观测技术的进步,特别是大型巡天项目的开展,我们才发现银河系和仙女座星系周围居然隐藏着如此多的‘小邻居’。天文学家相信,还有更多这样的暗弱矮星系等待我们去发现。”
傅老补充道:“发现和研究这些矮星系,不仅帮助我们理解暗物质,也对一个叫做‘卫星星系缺失问题’的难题至关重要。简单说,就是计算机模拟预测的、围绕大星系的矮星系数量,远比我们实际观测到的要多。这促使我们思考,是否有很多矮星系因为过于暗弱而被我们遗漏了?或者我们的暗物质模型需要调整?”
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