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宇宙“幽灵”失踪了:科学家首次发现无暗物质的星系
时间: 2018/4/9 10:53:26 来自: 阅读: 201   评论: 0

银河系中大约蛰伏着重达万亿倍太阳的神秘暗物质。科学家们尚未解开暗物质的谜团,只能用计算探知这些占据宇宙将近85%质量的“幽灵”。它们对星系来说,如影随形,通过引力影响着星体的演化和分布。

这个认知刚刚被打破了:3月29日凌晨,一个美国、加拿大、德国联合团队在最新一期《自然》杂志上宣布,他们发现了一个几乎不存在暗物质的星系。

主导该项研究的耶鲁大学天文学家彼得·范多科姆(Pieter van Dokkum)表示,这个发现改写了宇宙的游戏规则,挑战着以往的星系演化理论。

牛顿和爱因斯坦错了吗?

从1920年代开始,随着观测视野的拓宽,万有引力和广义相对论在星系到宇宙的尺度上开始计算“失误”。比如,根据牛顿万有引力的计算,太阳围绕银河系中心的运行速度应该在160公里每秒左右,然而,科学家们实际观测到的运行速度达到了240公里每秒。以这样的速度,太阳应该直接被“甩”出去才对。

爱因斯坦和牛顿,错了吗?

除非……银河系的实际质量,要比目前人类所知的大上几十倍!银河系“谎报体重”!

换句话说,银河系大部分是由不与电磁波发生反应的暗物质构成,它们提供了太阳与银心之间额外的引力,吸住了高速运行的太阳。这些暗物质仿佛一团晕,笼罩在整个银河系。

此时引用柯南道尔的名言,或许恰到好处:排除了一切的不可能,剩下的不管多么难以置信,一定就是真相。

在我们所在的银河系中,暗物质一般来说是正常物质的30倍左右,而矮星系的暗物质达到正常物质的400倍。

引入暗物质这个概念后,宇宙整体布局的“悬案”也迎刃而解。此前,科学家们难以解释如果一切始自大爆炸,宇宙中的星系为何分布得如此不均匀。

范多科姆说道:“几十年来,我们都认为星系始于一团团的暗物质。气态物质落入暗物质晕团,逐渐演化为恒星,积少成多,最后银河系就诞生了。NGC 1052-DG2星系挑战了这一标准演化模型。”

研究人员猜测,这个怪星系可能在早期孕育阶段经历了较大波动,或者诞生了大量大质量恒星,将气态物质和暗物质都一扫而空。

暗物质失踪了

范多科姆团队用新墨西哥州的蜻蜓长焦阵列(Dragonfly Telephoto Array)寻找超漫星系时发现了这个6500万光年外的“怪胎”。超漫星系是一类密度很小的星系,直到2015年才引起天文学家的注意。超漫星系其实在宇宙中十分常见,但此前从未发现过不存在暗物质的案例。

蜻蜓长焦阵列和同样位于新墨西哥州的斯隆数字巡天望远镜(SDSS)对NGC 1052-DG2星系的观测结果并不吻合:前者显示团状物质,后者却显示出点状光斑。该星系也并未受到周围其他星系影响。

范多科姆团队随后使用夏威夷莫纳克亚山上的8米双子望远镜和10米凯克双镜对这个星系进一步剖析,锁定了其中10个球状明亮星团。这些星团十分致密,贴近星系中心旋转。

数据显示,这些星团的旋转速度远低于预期,这意味着系统中并不存在那么多质量。天文团队最终计算发现,这些星团的旋转速度与它们本身的质量是吻合的。换句话中,这个星系中几乎没有暗物质。

“即使有暗物质,也是非常非常少的”,范多科姆说道,“星系中的星体本身能解释所有的质量来源,没有暗物质存在的空间。”

这项研究结果显示,暗物质可以独立于星系存在,并非如影随形。这反而坐实了暗物质理论。按照一些试图通过修正牛顿运动定律解释星系质量之谜的替代性理论,这样的星系是不会存在的。

有意思的是,范多科姆还曾在2016年用蜻蜓长焦阵列发现过一个几乎全部由暗物质组成的超漫星系。

图为NGC 1052-DF2星系,经过科学家的观测计算,该星系几乎不含暗物质。

图为被科学家们戏称为“透明星系”的NGC 1052-DF2星系。



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