紫臺星系形成和暗物質研究取得新進展

　　中科院紫金山天文臺中德馬普伙伴小組最近研究發現，可以利用近鄰星系的統計性質來限制暗物質的質量，該研究突破了傳統上只能用宇宙早期賴曼星系觀測來限制暗物質質量的方法，文章于近期發表在天體物理學雜志The Astrophysical Journal。

　　目前標準的結構形成模型是冷暗物質模型。最近幾年的觀測顯示冷暗物質模型在小質量星系的結構和形成方面碰到了難以解決的困難。部分研究者提出了溫暗物質模型，然而對于暗物質的質量測量僅限于利用宇宙早期賴曼星系的功率譜，誤差較大。

　　中科院紫金山天文臺康熙研究員帶領的中德馬普小組最近發現，如果溫暗物質質量偏小(太“溫”)，則預言的小尺度結構形成數量偏少。如果用斯隆數字巡天(Sloan Digital Sky Survey：SDSS)得到的近鄰星系質量函數來限制小質量星系內的恒星形成效率，則溫暗物質模型預言的恒星形成效率偏高，得到的恒星質量-暗暈質量關系比目前弱引力透鏡得到的觀測數據要高(圖A)。由于SDSS弱引力透鏡測量只能針對較亮的星系，因此對溫暗物質的質量限制不是很強。研究發現，如果利用小質量星系的旋轉速度和亮度關系(Tully-Fisher relation)，則能很好的限制溫暗物質質量。圖B顯示，溫暗物質的質量不能小于0.75Kev。該研究結果進一步支持了冷暗物質模型。

　　該項研究首次指出可以利用近鄰星系的恒星質量-暗物質暈質量的關系來限制溫暗物質的質量。對下一代弱透鏡巡天觀測，如南極昆侖暗宇宙巡天(Kunlun Dark Universe Survey Telescope on Dome-A, Antarctic),有很重要的意義。它意味著下一代巡天必須要測量到更低亮度的星系，才能限制暗物質性質。

紫臺星系形成和暗物質研究取得新進展