一個(gè)幾乎沒有暗物質(zhì)的遙遠(yuǎn)星系，有可能打破目前星系形成理論。新的證據(jù)表明，這不是星系異?，F(xiàn)象，而是盜竊的受害者。暗物質(zhì)，顧名思義，是一種看不見的物質(zhì)，是幫助星系形成和存活的關(guān)鍵因素。

暗物質(zhì)產(chǎn)生了引發(fā)星系形成并保持現(xiàn)有星系結(jié)構(gòu)完整所需的強(qiáng)大引力。但自從發(fā)現(xiàn)“NGC1052-DF4”以來，天文學(xué)家們一直感到困惑。NGC1052-DF4是一個(gè)穩(wěn)定而長壽的星系，幾乎沒有暗物質(zhì)。

沒有暗物質(zhì)這種重要成分，這個(gè)星系怎么可能存在呢？關(guān)于星系形成的理論是錯(cuò)誤的嗎？現(xiàn)在，由新南威爾士大學(xué)悉尼分校領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國際研究表明：暗物質(zhì)一開始是存在的，只是被一個(gè)貪婪的鄰居偷走了。這項(xiàng)研究的主要作者、新南威爾士大學(xué)科學(xué)和太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)研究員米雷婭·蒙特斯博士說：暗物質(zhì)不存在，是因?yàn)樗呀?jīng)被“偷走”移除了，我們發(fā)現(xiàn)，來自附近大質(zhì)量星系NGC1035的引力，正在移除它的恒星以及暗物質(zhì)。

在發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上的這項(xiàng)研究，解釋了為什么星系系中缺少了這么多暗物質(zhì)，但并沒有與我們對星系形成的現(xiàn)有理解相矛盾。當(dāng)兩個(gè)星系距離彼此很近時(shí)，它們會(huì)受到彼此引力的影響，經(jīng)過非常深入的成像發(fā)現(xiàn)，暗淡的恒星正在被更大的星系拉走，這種相互作用被稱為‘潮汐剝離’。在地球上也可以發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象：月球引力影響了地球的海洋潮汐。

潮汐剝離

但是，潮汐的破壞可能會(huì)導(dǎo)致星系彎曲和變形（因?yàn)樾窍挡幌竦厍蚧蛟虑蚰菢訄?jiān)固）。如果潮汐剝離理論是正確的，那么較小的星系NGC1052-DF4將很快開始顯示出更多惡化的跡象，它最終可能會(huì)完全解體。潮汐剝離會(huì)在影響恒星之前除去相當(dāng)大比例的暗物質(zhì)。如果恒星現(xiàn)在開始被打亂，那么大多數(shù)暗物質(zhì)已經(jīng)逃逸了。隨著時(shí)間的推移，星系系將結(jié)束被它周圍的大系統(tǒng)(NGC1035)蠶食，至少它們的一些恒星會(huì)自由漂浮在深空中。

研究使用了強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡和深度成像技術(shù)（包括長達(dá)60小時(shí)的長時(shí)間曝光攝影）在星系外部邊緣找到了模糊的線索。這些技術(shù)能夠照亮非常暗淡的恒星和星系，也就是天文學(xué)家所說的宇宙“低表面亮度”。最初該星系有一個(gè)對稱形狀，這表明沒有外力干擾它。但新的深層圖像顯示，這個(gè)星系實(shí)際上正受到其鄰近星系的影響——它只是處于相互作用的開始階段。

星系內(nèi)部保持其形狀，但在較暗的外部部分，可以看到這些‘潮汐尾巴’：那些已經(jīng)從銀河系中分離出來的恒星。這些觀測是使用IAC80望遠(yuǎn)鏡、Gran Telescopio Canarias望遠(yuǎn)鏡和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是太空中最大的望遠(yuǎn)鏡之一。由于暗物質(zhì)是一種看不見的物質(zhì)，它只能通過恒星和星系等恒星物體與周圍空間的相互作用來觀察。而且超深成像很困難，不僅因?yàn)槟阈枰罅繒r(shí)間才能到達(dá)如此深度，而且還因?yàn)橐４孀钗⑷踅Y(jié)構(gòu)所需的數(shù)據(jù)需要極其仔細(xì)地處理。

解開新的星系謎團(tuán)

維拉·C·魯賓天文臺(Vera C.Rubin Observatory)是目前正在智利建設(shè)的最先進(jìn)光學(xué)設(shè)施，它將很快將深度成像能力提升到新的水平。天文臺的主要項(xiàng)目將是空間和時(shí)間遺產(chǎn)觀測(LSST)：這是一項(xiàng)為期十年的成像觀測，將提供南半球有史以來最深的夜空圖像。新南威爾士大學(xué)科學(xué)學(xué)院的天文學(xué)家薩拉·布羅教授正在領(lǐng)導(dǎo)澳大利亞參與這一項(xiàng)目。LSST將徹底改變低表面亮度天文學(xué)，改變我們對星系演化的理解。

它將在整個(gè)南方天空提供極深的成像數(shù)據(jù)，這對澳大利亞未來天文測量和科學(xué)的成功至關(guān)重要。LSST相機(jī)的大小大致相當(dāng)于一輛汽車，它將使研究人員能夠探測到低表面亮度的星系，它還將能夠識別星系團(tuán)周圍和內(nèi)部的微弱特征。雖然這項(xiàng)為期十年的觀測要到2023年才會(huì)開始，但科學(xué)家們期待著銀河系探索的機(jī)會(huì)。本研究是一個(gè)例子，說明擁有深空圖像來理解宇宙中明顯奇怪的事物是多么重要，深度成像可以幫助解釋那些原本可能無法解開的謎團(tuán)。

博科園｜研究/來自：新南威爾士大學(xué)

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/abc340

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