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這個星系，竟“無視”暗物質(zhì)理論的存在！

2019-06-14 13:33 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

在受到贊揚和懷疑之后，發(fā)現(xiàn)NGC 1052-DF2的天文學家團隊帶著關于其奇異性質(zhì)更有力的證據(jù)回來了。NGC 1052-DF2是已知第一個幾乎不包含暗物質(zhì)的星系。

暗物質(zhì)是一種神秘、看不見的物質(zhì)，通常主宰著星系的構成；找到一個丟失暗物質(zhì)的星系是前所未有的，而且完全出乎意料。如果有一個目標，你腦海中總會有一個小聲音在說，但如果你錯了呢？研究小組組長、耶魯大學索爾·戈德曼家族天文學教授彼得·范·多克姆(Pieter van Dokkum)說：

博科園-科學科普：盡管做了所有我們能想到的檢查，還是擔心大自然把我們?nèi)舆M了一個怪圈，讓一些東西看起來很特別，而實際上它卻很平凡?，F(xiàn)在范多庫姆的團隊有兩項新研究來支持他們最初的觀察，證明暗物質(zhì)實際上是可以從星系中分離出來。團隊成員包括多倫多大學天文學和天體物理學教授羅伯托·亞伯拉罕、圣何塞州立大學物理學和天文學副教授亞倫·羅曼諾斯基、哈佛大學天文學教授查理·康羅伊和耶魯大學研究生珊妮·丹尼利。大約兩年前首次發(fā)現(xiàn)該星系的達涅利說：我們看到了一些全新的東西，這是多么令人著迷的事情。

沒人知道有這樣的星系存在，對天文學學生來說，世界上最好的事情就是發(fā)現(xiàn)一個物體，不管是行星、恒星還是星系，沒人知道，甚至沒人想過。在第一項研究中，研究小組證實了他們對NGC 1052-DF2(簡稱DF2)的初步觀察，這表明暗物質(zhì)實際上在星系中并不存在。利用W. M.凱克天文臺的凱克宇宙網(wǎng)絡成像儀(KCWI)，收集了更精確的測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)星系內(nèi)部的球狀星團確實在以與星系正常物質(zhì)質(zhì)量一致的速度運動。如果DF2中有暗物質(zhì)，星團的運動速度會快得多。

NGC 1052-DF2是第一個已知幾乎不含暗物質(zhì)的星系。圖片：Yale University

要作者Danieli說：KCWI是獨一無二的，因為它結(jié)合了大面積研究。該儀器不僅能讓我們同時看到整個星系，它的高光譜分辨率也能讓我們準確地測量質(zhì)量，世界上沒有其他樂器具有這兩種特性！在第二項研究中，研究小組使用凱克天文臺的低分辨率成像光譜儀(LRIS)發(fā)現(xiàn)了另一個沒有暗物質(zhì)的星系，名為NGC 1052-DF4，簡稱DF4。DF4論文的第一作者范多庫姆(van Dokkum)說：發(fā)現(xiàn)第二個只有很少甚至沒有暗物質(zhì)的星系，就像最初發(fā)現(xiàn)DF2一樣令人興奮。這意味著現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)更多這樣的星系幾率比我們之前認為的要高。

由于目前對這些星系是如何形成的沒有很好的解釋，研究人員希望這些發(fā)現(xiàn)將鼓勵更多的科學家致力于這個謎題。研究結(jié)果發(fā)表在《天體物理學》上。和DF2一樣，DF4屬于一個相對較新的星系類別，稱為超漫射星系(UDGs)。它們和銀河系差不多，但恒星數(shù)量卻比銀河系少100到1000倍，這使得它們看起來毛茸茸、半透明，因此很難觀察到。具有諷刺意味的是，這些udg中暗物質(zhì)的缺乏加強了暗物質(zhì)理論。它證明了暗物質(zhì)是一種不與“正?！蔽镔|(zhì)耦合的物質(zhì)，因為兩者可以分別被發(fā)現(xiàn)。

蜻蜓長焦陣列拍攝一幅調(diào)查圖像顯示了橢圓星系NGC 1052(中心)區(qū)域內(nèi)的物體。其中包括DF2(左下)和DF4(右上)；這兩個星系都是缺乏暗物質(zhì)的星系，它們在大小、光度、形態(tài)、球狀星團數(shù)量和速度色散方面都很相似。圖片：P. Van Dokkum (Yale University)/STScI/ACS

這些星系的發(fā)現(xiàn)很難用改變大規(guī)模引力定律的理論來解釋，作為暗物質(zhì)假說的替代。這一令人震驚的發(fā)現(xiàn)在2018年3月該團隊首次公布結(jié)果時招致了一些批評。有時候會有點壓力，一方面，這是科學過程的工作原理，看到一些有趣的東西，其他人不同意，你得到了新的數(shù)據(jù)，最后你對宇宙有了更多的了解。另一方面，雖然大多數(shù)批評是建設性的和禮貌的，但并不是所有。每次有新的評論出來，我們都得趕緊弄清楚我們是不是漏掉了什么。范多庫姆說，團隊在那些艱難時刻團結(jié)一致而感到自豪。

他們的努力得到了回報，宇宙的合作給了他們更多理由去尋找像DF2和DF4這樣的udg。達涅利正在用蜻蜓遠距攝影陣列(DTA)進行一項廣域研究調(diào)查，以系統(tǒng)地尋找更多的例子，然后再次使用凱克望遠鏡觀察候選對象。丹尼利說：我們希望下一步能發(fā)現(xiàn)這些星系有多普遍，以及它們是否存在于宇宙的其他區(qū)域，希望找到更多的證據(jù)，幫助我們理解這些星系的性質(zhì)如何與目前的理論相結(jié)合，希望這將使我們進一步了解宇宙中最大的謎團之一：暗物質(zhì)的性質(zhì)。