暗物质构成了宇宙中大部分质量，并形成了星系生长所依托的支架。

华盛顿大学的一项新研究为天文学家提供了一种更谨慎但可能更强大的暗物质搜寻方法。研究表明，恒星流中看到的一些奇怪特征可能根本不是由暗物质引起的。相反，星系本身就能产生许多这样的特征。

这一发现可能有助于科学家区分真正的暗物质信号和误导性信号。

暗物质关联

从远处看，我们的银河系可能显得相对有序，大多数恒星集中在一个宽阔旋转的盘面中。但银河系周围的区域要复杂得多。在那里发现的最有趣的结构之一是恒星流——围绕星系运行的狭长恒星轨迹。

当一群恒星（例如星团或小型卫星星系）被较大星系的引力俘获时，就可能形成恒星流。随着时间的推移，较大星系的引力会将这群恒星拉伸成一条细长的流。

天文学家对这些恒星流特别感兴趣，因为它们就像周围引力环境的灵敏示踪剂。即使相对较小的引力变化也能在它们的形状中留下可见的特征。

这促使科学家将恒星流视为暗物质的潜在探测器。

一个主要观点是，被称为“子暗晕”的小型暗物质聚集区可能会在恒星流穿过银河系时干扰它们。如果一个暗物质团块从恒星流附近经过，其引力可能会在流中产生间隙、扭结、弯曲或其他扰动。

乍一看，这似乎是寻找无法直接观测事物的理想方法：寻找它留下的引力指纹。

但存在一个问题。如果暗物质以外的东西也能产生同样的指纹呢？这正是华盛顿大学研究人员着手研究的问题。

暗物质构成了宇宙中的大部分质量

“暗物质构成了宇宙中大部分质量，并形成了星系生长所依托的支架，但我们仍然不知道它是什么，”合著者、华盛顿大学天文学助理教授诺拉·希普说。“银河系是我们用来弄清这一问题的最佳实验室之一，而恒星流是其中最敏锐的工具之一。”

随后，研究人员在星系中放置了大约15000条模拟恒星流，并让这些虚拟系统演化了50亿年。

结果令人震惊。即使没有暗物质子暗晕，绝大多数模拟恒星流也发展出了不规则结构。

研究人员观察到了弯曲、摆动、扭结、间隙、分支、突起和团块。一些恒星流甚至被其宿主星系的引力环境完全打乱。

这项新研究旨在理解宿主星系——而不是其中的暗物质团块——在塑造恒星流方面所起的作用。天文学家模拟了四个银河系大小的星系，其中没有任何暗物质团块，然后向其中散布了大约15000条恒星流。根据一份新闻稿，经过50亿年的模拟，研究小组在几乎每条恒星流中都观察到了不规则性。

“在我们的模拟中，仅宿主星系本身就造成了我们在真实恒星流中观察到的同类不规则性，”第一作者、华盛顿大学天文学博士后学者阿尔皮特·阿罗拉说。“既然我们能够预测宿主星系自身会造成什么，就可以开始分离出由暗物质负责的那部分。”

造成这些不规则性的原因是星系本身的结构。在每一个模拟星系中，恒星在盘面上的分布都有些不均匀，形成了密度高低不同的区域，以模拟像我们这样的真实星系的组成。当模拟的恒星流穿过空间密度较高的区域时，它们会被不规则的引力地貌弯曲和撕裂。

阿罗拉预计宿主星系会给恒星流带来一些不规则性，但数量之多让他措手不及。

“我们发现，几乎所有的恒星流都存在某种结构变化，”阿罗拉说。“因此，认为恒星流天然又细又平滑的观点并不一定正确。”

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