閱讀時長:4分鐘 | 如果把星系想象成一座漂浮在宇宙中的城市,那么暗物質就像看不見的地基和骨架。
它不發光,也不吸收光,望遠鏡不能直接拍到它,可從恒星的運動、星系的引力效應來看,它似乎又無處不在。
所以,天文學家長期以來有一個基本判斷:星系大多是在暗物質“暈”里長出來的。暗物質先聚集成看不見的引力井,普通氣體落進去,冷卻、凝結、點燃恒星,最后形成我們能看到的星系。
但最近,一個名為NGC 1052-DF9的矮星系,讓這個常識再次變得有些動搖了。
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它距離地球大約4500萬光年,看起來很暗、很彌散,像一團快要融進背景里的淡淡星光。真正特別的是,研究團隊發現,它似乎幾乎沒有暗物質。
這已經不是第一次了。
在同一片天區里,天文學家此前已經發現了兩個缺失暗物質的星系——DF2和DF4。它們一度引發爭議,因為按照常規理解,一個星系少了暗物質,就像一座大樓少了鋼筋骨架,聽起來不太可能。如今,DF9加入進來,事情就變得更微妙了。
因為這三個星系不是孤零零地散落在宇宙里,它們和其他幾個暗淡星系一起,排成了一條狹長的“星系鏈”。
研究人員認為,DF2、DF4和DF9可能誕生于同一次劇烈事件。兩個富含氣體的矮星系曾以很高速度相撞,碰撞發生時,普通氣體因為會相互作用,可能被擠壓、剝離,沿著碰撞方向留下痕跡。暗物質卻幾乎不與普通物質發生電磁相互作用,因此可能沒有跟著氣體一起停下來。
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結果就是,一部分氣體被甩成一條細長軌跡,并在后來的歲月里形成新的恒星和星系,而暗物質則被留在了別處,DF9可能正是這條宇宙尾跡里形成的新成員。
在這項研究中,天文學家使用了位于夏威夷的凱克天文臺,測量DF9內部恒星的運動速度。原理并不復雜,星系質量越大,引力越強,內部恒星的運動通常越“躁動”,反過來,通過恒星速度分布,可以估算星系總質量。
結果顯示,DF9的質量大約可以由它已有的可見恒星解釋。如果它像普通矮星系那樣擁有大量暗物質,恒星運動應該明顯更快,總質量也會大得多,但觀測沒有顯示出這一點。
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這也是暗物質研究中很有意思的一點,我們看不見它,卻能通過應該發生但沒有發生的運動痕跡來判斷它是否存在。
接下來,研究團隊還計劃使用更多望遠鏡繼續追蹤這條結構,尋找當年碰撞后殘留的氣體。如果能找到氣體痕跡,或者確認更多鏈上星系也缺少暗物質,那么這個故事會更加完整。
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