3月29日凌晨，一個美國、加拿大、德國聯(lián)合團(tuán)隊在最新一期《自然》雜志上宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一個幾乎不存在暗物質(zhì)的星系。

主導(dǎo)該項研究的耶魯大學(xué)天文學(xué)家彼得·范多科姆（Pieter van Dokkum）表示，這個發(fā)現(xiàn)改寫了宇宙的游戲規(guī)則，挑戰(zhàn)著以往的星系演化理論。

牛頓和愛因斯坦錯了嗎？

從1920年代開始，隨著觀測視野的拓寬，萬有引力和廣義相對論在星系到宇宙的尺度上開始計算“失誤”。比如，根據(jù)牛頓萬有引力的計算，太陽圍繞銀河系中心的運(yùn)行速度應(yīng)該在160公里每秒左右，然而，科學(xué)家們實際觀測到的運(yùn)行速度達(dá)到了240公里每秒。以這樣的速度，太陽應(yīng)該直接被“甩”出去才對。

愛因斯坦和牛頓，錯了嗎？

除非……銀河系的實際質(zhì)量，要比目前人類所知的大上幾十倍！銀河系“謊報體重”！

換句話說，銀河系大部分是由不與電磁波發(fā)生反應(yīng)的暗物質(zhì)構(gòu)成，它們提供了太陽與銀心之間額外的引力，吸住了高速運(yùn)行的太陽。這些暗物質(zhì)仿佛一團(tuán)暈，籠罩在整個銀河系。

此時引用柯南道爾的名言，或許恰到好處：排除了一切的不可能，剩下的不管多么難以置信，一定就是真相。

在我們所在的銀河系中，暗物質(zhì)一般來說是正常物質(zhì)的30倍左右，而矮星系的暗物質(zhì)達(dá)到正常物質(zhì)的400倍。

引入暗物質(zhì)這個概念后，宇宙整體布局的“懸案”也迎刃而解。此前，科學(xué)家們難以解釋如果一切始自大爆炸，宇宙中的星系為何分布得如此不均勻。

范多科姆說道：“幾十年來，我們都認(rèn)為星系始于一團(tuán)團(tuán)的暗物質(zhì)。氣態(tài)物質(zhì)落入暗物質(zhì)暈團(tuán)，逐漸演化為恒星，積少成多，最后銀河系就誕生了。NGC 1052-DG2星系挑戰(zhàn)了這一標(biāo)準(zhǔn)演化模型。”

研究人員猜測，這個怪星系可能在早期孕育階段經(jīng)歷了較大波動，或者誕生了大量大質(zhì)量恒星，將氣態(tài)物質(zhì)和暗物質(zhì)都一掃而空。

圖為被科學(xué)家們戲稱為“透明星系”的NGC 1052-DF2星系。

暗物質(zhì)失蹤了

范多科姆團(tuán)隊用新墨西哥州的蜻蜓長焦陣列（Dragonfly Telephoto Array）尋找超漫星系時發(fā)現(xiàn)了這個6500萬光年外的“怪胎”。超漫星系是一類密度很小的星系，直到2015年才引起天文學(xué)家的注意。超漫星系其實在宇宙中十分常見，但此前從未發(fā)現(xiàn)過不存在暗物質(zhì)的案例。

蜻蜓長焦陣列和同樣位于新墨西哥州的斯隆數(shù)字巡天望遠(yuǎn)鏡（SDSS）對NGC 1052-DG2星系的觀測結(jié)果并不吻合：前者顯示團(tuán)狀物質(zhì)，后者卻顯示出點狀光斑。該星系也并未受到周圍其他星系影響。

范多科姆團(tuán)隊隨后使用夏威夷莫納克亞山上的8米雙子望遠(yuǎn)鏡和10米凱克雙鏡對這個星系進(jìn)一步剖析，鎖定了其中10個球狀明亮星團(tuán)。這些星團(tuán)十分致密，貼近星系中心旋轉(zhuǎn)。

數(shù)據(jù)顯示，這些星團(tuán)的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)低于預(yù)期，這意味著系統(tǒng)中并不存在那么多質(zhì)量。天文團(tuán)隊最終計算發(fā)現(xiàn)，這些星團(tuán)的旋轉(zhuǎn)速度與它們本身的質(zhì)量是吻合的。換句話中，這個星系中幾乎沒有暗物質(zhì)。

“即使有暗物質(zhì)，也是非常非常少的”，范多科姆說道，“星系中的星體本身能解釋所有的質(zhì)量來源，沒有暗物質(zhì)存在的空間。”

這項研究結(jié)果顯示，暗物質(zhì)可以獨立于星系存在，并非如影隨形。這反而坐實了暗物質(zhì)理論。按照一些試圖通過修正牛頓運(yùn)動定律解釋星系質(zhì)量之謎的替代性理論，這樣的星系是不會存在的。

有意思的是，范多科姆還曾在2016年用蜻蜓長焦陣列發(fā)現(xiàn)過一個幾乎全部由暗物質(zhì)組成的超漫星系。

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