星际运动的守衡定律，暗物质引力？

银河系的暗物质晕正在发生一些“可疑”的事情，原因如此神秘，使我们的星系与其他星系区别开。

通过盖亚宇宙飞船看到的银河系(图片来源: 欧洲航天局 /盖亚宇宙飞船中心/设计规划辅助中心; 转自半自动3.0版本脉冲控制振荡器

一些恒星被捕捉到在银河系外围缓慢前行。科学家们说，只有在暗物质星系图出错的情况下，才能解释这种缓慢的运动。

可追溯关于星系边缘恒星的特定速度是这些星系中暗物质存在的绝对证据。天文学家可以测量星系的“旋转曲线”，即恒星的轨道速度与它们与星系中心的距离之间的关系。如果不存在暗物质(以及它带来的引力影响)，恒星就会在离星系中心越远的地方开始减速。

然而，在20世纪60年代和70年代初，天文学家维拉·鲁宾和肯特·福特注意到星系的旋转曲线是平坦的。换句话说，恒星的轨道运动不会随着距离的增加而减小。他们保持着匀速运动。

科学家们相信，星系隐藏在暗物质的光晕中。这些光晕被认为是星系中心密度最大的;正是来自暗物质的引力使恒星保持运动。

但问题是，我们位于银河系内部，无法鸟瞰它，测量银河系的旋转曲线无疑更加困难。我们所需要的是精确的距离信息，就能知道遥远的恒星离银河系中心距离。2019年，麻省理工学院(MIT)的安娜-克里斯蒂娜·埃勒斯(Anna-Christina Eilers)领导了一个研究小组，利用欧洲航天局的恒星测量盖亚任务，绘制了距离银河系中心8万光年的恒星轨道速度图。正如预期的那样，研究人员发现了一个平坦的旋转曲线，只有最外层的恒星在该样本中速度下降的迹象。

然而，将盖亚的测量结果与APOGEE(阿帕奇点天文台银河演化实验)的测量结果结合起来的新结果得出了银河系遥远恒星的旋转曲线，相距大约10万光年。APOGEE是在美国新墨西哥州的一个地面望远镜上进行的，测量恒星的物理特性，以更好地判断它们的距离。

麻省理工学院物理学助理教授思琳娜·妮丝比在一份声明中说:“我们真正惊讶的是，这条曲线在一定距离内保持平坦，平坦，平坦，然后开始下降。”“这意味着外层恒星的旋转速度要慢一些，非常令人惊讶。”

麻省理工学院的安娜·弗雷贝尔在同一份声明中补充说：“在这样的距离上，我们正处于星系中恒星逐渐消失的边缘。”“没有人探索过物质是如何在外星系中运动的，人类或将处于虚无之中。”

在这些距离上轨道速度的下降意味着银河系中心的暗物质偏少。研究小组将星系的暗物质光环描述为“苹果核”的话，暗物质世界更像一个苹果。机组人员还表示，那里存在的暗物质似乎没有足够的引力，无法到达10万光年之外，并保持恒星以相同的速度运动。

妮丝比说:“结果与其他结果相矛盾。”“发生了一些不可思议的事情，有了位置和图片，这很令人兴奋。”

妮丝比说，下一步是使用高分辨率的计算机模拟来模拟星系暗物质分布，并复制下降的旋转曲线。星系形成模型用来解释银河系形成特定的、核心的暗物质分布，以及为什么其他星系没有这样的分布。

相关知识

在宇宙学中，暗物质（英语：Dark Matter）是指不与电磁力产生作用的物质，也就是不会吸收、反射或发出光。人们目前只能透过重力产生的效应得知，而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。[2]

现代天文学经由引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。而根据ΛCDM模型，由普朗克卫星探测的数据得到：整个宇宙的构成中，常规物质（即重子物质）占4.9%，而暗物质则占26.8%，还有68.3%是暗能量（质能等价）。[3][4][5]暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性（inconsistency），对结构形成也非常关键。暗物质很有可能是一种（或几种）粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质（和暗能量）的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。

2015年11月，NASA喷射推进实验室的科学家盖瑞·普里兹奥（Gary Prézeau）以ΛCDM模型模拟银河系内暗物质流过地球与木星等行星的情形，发现这会使该暗物质流的密度明显上升，并呈现毛发状的向外辐射分布结构[6][7]。