4月1日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，日前天文學(xué)界的新研究不僅證實(shí)了此前發(fā)現(xiàn)的名為DF2的超稀疏星系幾乎完全沒有暗物質(zhì)，還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)名為DF4的類似星系。這些研究也為暗物質(zhì)的存在提供了有力佐證。

　　暗物質(zhì)(Dark matter)是理論上提出的可能存在于宇宙中的一種不可見物質(zhì)，天文學(xué)家往往認(rèn)為其可能是宇宙物質(zhì)的主要組成部分，但又不屬于構(gòu)成可見天體的任何一種已知物質(zhì)，據(jù)稱暗物質(zhì)要占到宇宙總質(zhì)量的85%。然而一年前，天文學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)幾乎完全沒有暗物質(zhì)的星系。作為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)缺少暗物質(zhì)的星系，這個(gè)消息傳遍了整個(gè)天文學(xué)界。這引發(fā)了一些研究人員的興趣，同時(shí)也引起了不少人的質(zhì)疑。

　　“如果只有一個(gè)目標(biāo)星系，你腦海中總會(huì)有一個(gè)小聲音在說，’如果你錯(cuò)了呢?’”耶魯大學(xué)的天文學(xué)家皮特范多克姆(Pieter van Dokkum)在一份新聞稿中說。“盡管我們做了所有我們能想到的檢查，我們還是擔(dān)心大自然把我們?nèi)舆M(jìn)了一個(gè)怪圈，讓一些東西看起來很特別，但實(shí)際上卻更平凡。”

　　而3月27日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》(The Astrophysical Journal Letters)上的一項(xiàng)新研究表明，范多克姆和他的團(tuán)隊(duì)一直都是正確的。

　　根據(jù)這項(xiàng)研究，他們證實(shí)了位于6000萬光年外的幽靈星系NGC 1052-DF2(簡(jiǎn)稱DF2)幾乎沒有任何可辨別的暗物質(zhì)。此外，3月20日發(fā)表在同一雜志上的另一項(xiàng)研究宣布，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)缺乏暗物質(zhì)的星系，其被命名為DF4。

　　綜合來看，新研究表明DF2并不是唯一的，而是一個(gè)更大的、以前所未知的星系群的一部分，其中色這些星系似乎已經(jīng)從暗物質(zhì)的束縛中解放出來。這項(xiàng)新研究可能對(duì)目前主流的星系形成和演化理論、以及暗物質(zhì)本身的真實(shí)性產(chǎn)生重大影響。

　　耶魯大學(xué)研究生、DF2最新研究報(bào)告的主要作者莎尼·達(dá)涅利(Shany Danieli)指出：“我們發(fā)現(xiàn)了一些全新的東西，這非常令人著迷。”“之前沒人知道有這樣的星系存在，而對(duì)于一個(gè)天文學(xué)學(xué)生來說，世界上最好的事情就是發(fā)現(xiàn)一個(gè)沒人知道甚至沒人想過的東西——不管它是行星、恒星還是星系。”

　　一個(gè)古怪的星系

　　這個(gè)奇怪的星系DF2屬于一個(gè)概念相對(duì)較新的超稀疏星系(UDG)。雖然超稀疏星系的大小可以和銀河系一樣大，但這些星系中所包含的恒星卻比同等大小的銀河系少了數(shù)百到數(shù)千倍。這意味著超稀疏星系基本上就是半透明的，也讓天文學(xué)家很難詳細(xì)觀測(cè)到星系中的細(xì)節(jié)。

　　DF2就是這樣一個(gè)半透明的朦朧星系，它是以巨大橢圓星系NGC 1052為主的更大星系群的一部分。最初，研究人員之所以注意到DF2星系，是因?yàn)樗�在蜻蜓望遠(yuǎn)鏡頭陣列(Dragonfly Telephoto Array)和斯隆數(shù)字巡天探測(cè)中心(Sloan Digital Sky Survey，SDSS)所收集的圖像中看上去不一樣。前者看到的DF2是一團(tuán)暗淡的光，而SDSS觀測(cè)到的DF2是一組點(diǎn)狀光源。

　　研究人員使用哈勃的高級(jí)巡天相機(jī)和10米高的W.M.凱克天文臺(tái)(W.M. Keck Observatory)對(duì)其進(jìn)行了更仔細(xì)的觀察，從而確定DF2是一種透明的超稀疏星系，其大小堪比銀河系，但其間的恒星數(shù)量約比銀河系少200倍。

　　“我花了一個(gè)小時(shí)盯著哈勃望遠(yuǎn)鏡所采集的圖像，”范多克姆在去年的一份新聞稿中說。“這非常罕見，特別是在哈勃運(yùn)行這么多年之后的今天得到這樣一個(gè)物體的圖像更是如此。然后你說，’我從來沒有見過它。’這是一個(gè)驚人的東西：你可以透過它看到一個(gè)巨大的團(tuán)狀物。它非常稀疏，你可以看到它背后的所有星系。”

　　根據(jù)所采集到的DF2新圖像，范多克姆和他的團(tuán)隊(duì)確定了星系內(nèi)部的10個(gè)球狀星團(tuán)，這些星團(tuán)都是大群的古老恒星組成，并發(fā)現(xiàn)它們的移動(dòng)速度比預(yù)期慢了三倍。這表明DF2只包含極少量的暗物質(zhì)。畢竟，如果星系質(zhì)量大于可見質(zhì)量，星團(tuán)的軌道運(yùn)行速度就會(huì)快得多。

　　第二次觀測(cè)

　　由于良好科學(xué)的主要原則之一就是可重復(fù)性，范多克姆和他的團(tuán)隊(duì)在過去的一年里又使用Keck宇宙網(wǎng)成像儀(KCWI)來提高他們之前的觀測(cè)精度。

　　“KCWI是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗�結(jié)合了更大范圍內(nèi)的調(diào)查，”達(dá)涅利說，“這種儀器不僅能讓我們看到整個(gè)星系，其高光譜分辨率也能讓我們準(zhǔn)確地測(cè)量其質(zhì)量。世界上沒有其他設(shè)備能夠同時(shí)具有這兩種特性。”

　　通過對(duì)DF2內(nèi)部球狀星團(tuán)移動(dòng)速度的更精確測(cè)量，研究人員再次計(jì)算出該星系的質(zhì)量。和以前一樣，他們的結(jié)果表明DF2中蘊(yùn)含暗物質(zhì)的數(shù)量基本為零。

　　發(fā)現(xiàn)第二個(gè)目標(biāo)

　　在努力確認(rèn)DF2確實(shí)是一個(gè)缺乏暗物質(zhì)的星系的同時(shí)，研究人員還在尋找第二個(gè)例子。幸運(yùn)的是，他們發(fā)現(xiàn)了DF4。

　　DF4相關(guān)研究論文的第一作者范多克姆說:“發(fā)現(xiàn)第二個(gè)幾乎沒有暗物質(zhì)的星系和最初發(fā)現(xiàn)DF2一樣令人興奮。”“這意味著現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)類似星系的幾率比我們之前認(rèn)為的要高。由于我們對(duì)這些星系如何形成并沒有很好的解釋，我希望這些發(fā)現(xiàn)將有助于更多科學(xué)家努力揭開這個(gè)謎題。”

　　研究表明，DF2和DF4在尺寸、表面亮度、形態(tài)以及距離等方面非常相似。正因?yàn)槿绱耍�相關(guān)論文指出：“我們得出結(jié)論，NGC 1052-DF2并不是宇宙中的特例，而是存在的一類普遍性對(duì)象。這些大而暗的星系有很多球狀星團(tuán)，而且明顯缺乏暗物質(zhì)，它們的起源目前還不清楚。”

　　暗物質(zhì)的意義

　　當(dāng)然，僅以兩個(gè)星系為研究樣本，目前還很難得出任何全面性的結(jié)論。但是，通過證明一些星系沒有明顯的暗物質(zhì)，該團(tuán)隊(duì)的研究反而為暗物質(zhì)的存在提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

　　因?yàn)榘滴镔|(zhì)的影響在除了DF2和DF4之外的所有已知星系中都很明顯，而研究小組的發(fā)現(xiàn)表明暗物質(zhì)一定是一種有形物質(zhì)，可以與正常物質(zhì)相分離。這意味著諸如修正牛頓動(dòng)力學(xué)(MOND)等一些替代暗物質(zhì)的理論是錯(cuò)誤的。

　　“我們希望下一步能發(fā)現(xiàn)這些星系的普遍性，以及它們是否存在于宇宙的其他區(qū)域，”達(dá)涅利說。“我們希望找到更多的證據(jù)，幫助我們理解這些星系如何與我們目前的暗物質(zhì)理論相結(jié)合。我們希望這將使我們進(jìn)一步揭開宇宙中最大的謎團(tuán)之一：暗物質(zhì)的本質(zhì)。”(騰訊科技編譯/皎晗)