探索神秘的暗物質

來自美國、德國和加拿大的多位天文學家日前在《自然》雜誌發表論文，稱找到了一個缺乏暗物質的星系。人們相信，宇宙是一個有著統一自然規則的整體。以往對銀河系及遙遠的星系和星團的觀測證實，暗物質普遍存在於星系和星系團之中。這一新發現是否意味著引力和星系形成的理論再次受到了挑戰？

以耶魯大學天文學系教授彼得·馮·杜克姆為首的科研團隊利用世界上一批最大型的望遠鏡，其中包括10米口徑的凱克望遠鏡，觀測了遙遠的星系NGC1052—DF2。他們分辨出這個星系內部的10個星團，仔細測量了這些星團的運動速度，結果出乎意料——10個星團的速度相對比較接近。

在一個自成體系的系統里，天體速度之間的差異，可以反映中心物質的質量大小。星團之間的速度相差不大，意味著星系內部包含的質量不大，提供的引力不足。計算表明，NGC1052—DF2星系發光物質的質量幾乎達到提供引力的總質量，不發光的暗物質似乎沒有置身其中的餘地了。

根據主流的宇宙學體系，組成我們生活的常規物質只佔到宇宙整體的4%，而神秘的暗物質佔到27%。暗物質看不見摸不著，但是有質量，提供引力。它形成瀰漫的暈，通過引力的作用控制著一般物質的聚集，形成了我們今天看到的宇宙結構。因此，暗物質被認為在星系的形成過程中扮演著重要的角色，其本質是天文學家熱衷追尋的秘密。觀測到一個缺乏暗物質的星系，可能成為破解暗物質秘密的突破口。這正是此次科研發現最令人興奮之處。

不過，天文學家們清醒地認識到，現在確定NGC1052—DF2星系不存在暗物質還為時尚早。由於觀測到的星團數量不夠豐富，速度的測量也有較大誤差，整個結論的推導過程中，需要考慮特別多的理想模型。因此，未來更多的觀測時間和更細緻的數據分析可能會修正或改變現有的結果。今年夏天，又會有一批大型的望遠鏡對準NGC1052—DF2星系的方向，試圖分辨出更多的星團，重新測定它們的速度。

暗物質不僅宏觀上影響著宇宙大尺度結構的形成，微觀上也涉及基本粒子的相互作用，因此，它可能是未來一百年天文學和物理學最重要的課題之一。中國科學院紫金山天文台的「悟空」衛星，就是專門探測暗物質組成成分的科學儀器。在地球上空500公里的高度上飛行一年多後，它終於發現了暗物質存在的蛛絲馬跡。人類對暗物質的探索，剛剛出發。

（作者為北京師範大學天文系講師）

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