沒有暗物質的星系又現身？暗物質理論面臨更大的挑戰

上世紀初,天文學家雅克布斯.卡普坦(Jacobus Kapteyn)提出了一種假說,即通過星體系統的運動,他可以間接地推斷出星體周圍可能存在著不可見的物質,這種「不可見的物質」就是神秘莫測的「暗物質」。1933年,天體物理學家弗里茲·茲威基(Fritz Zwicky)利用光譜紅移測量了后髮座星系團中,各個星系相對於星系團的運動速度,他得出的結論支持了雅克布斯.卡普坦的假說。儘管科學家們對暗物質的研究已近一個世紀,證實了暗物質遍佈於整個宇宙中、其總量是一般物質的6倍等等,可暗物質仍籠罩於重重神秘面紗之下,科學家們對它的了解比較有限、而且爭議極大。

一方面暗物質籠罩於如此濃重的迷霧中、另一方面科學家們對暗物質的探測和解釋是如此的舉步維艱,以致於一部分科學家認為,也許關於暗物質的一切都大錯特錯了、從一開始就錯得離譜,他們提出了一種名為「修正牛頓力學」的理論,認為根本不存在「暗物質」這種東西,恆星和星系的旋轉速度之所以比人們預想的快,是因為引力的作用方式超出了人們的想像。近日,耶魯大學的天文學家皮特.范多克姆(Pieter van Dokkum)率領的一支研究團隊,發現了一個名為「NGC 1052-DF4」的超稀疏星系(簡稱「UDG」),它幾乎沒有任何可辨別的暗物質,乃是繼「NGC 1052-DF2」之後,第二個沒有暗物質的星系。

(暗物質)

大約一年前,皮特.范多克姆的研究團隊發現了6000萬光年之外的幽靈星系「NGC 1052-DF2」,它與銀河系的大小相當,但星系中包含的恆星數量比銀河系少了數千倍,這意味著「NGC 1052-DF2」是一個半透明的、黯淡無光的星系。起初,研究人員用蜻蜓望遠鏡陣列(Dragonfly Telephoto Array)和斯隆數字巡天探測中心(Sloan Digital Sky Survey，SDSS)觀測「NGC 1052-DF2」所處的天區,二者收集的圖像有一些細微的差異,他們又用哈勃的高級巡天相機和凱克天文台對「差一點」進行更仔細的觀測和分析,才確定「NGC 1052-DF2」的存在。

皮特.范多克姆發表的一篇新聞稿中,難掩自己的驚喜之情,他認為「NGC 1052-DF2」星系是一個全新的事物,從沒有人設想它的存在。依據「NGC 1052-DF2」星系的圖像,皮特.范多克姆和同事們確定星系中含有10個球狀星團,這10個球狀星團由一大群古老的恆星所組成,而且它們的移動速度比預期的慢了三倍以上——這意味著「NGC 1052-DF2」星系含有極少量、甚至完全沒有暗物質。

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皮特.范多克姆公布了關於「NGC 1052-DF2」星系的重大消息之後,心頭會隱隱的泛起一絲不安的情緒,擔心自己和研究團隊出錯,儘管他和同事們做了力所能及的研究和檢查,可他們仍是憂心大自然開了一個可怕的玩笑。不過,今年的3月末,皮特.范多克姆和同事們使用凱克天文台的蜻蜓望遠鏡陣列,又發現了一個名為「NGC 1052-DF4」的超稀疏星系,「NGC 1052-DF4」星系與「NGC 1052-DF2」星系位於同一個天區中,它們的大小、表面亮度、形態以及距離等等方面十分的相似,基於此,皮特.范多克姆得出一個結論,即「NGC 1052-DF2」星系並不是宇宙中的特例,而是一種較為普遍的對象,它們的缺乏、甚至是毫無暗物質。

目前,「NGC 1052-DF4」星系的發現引起了天文學界的一場爭論,一些人認為「NGC 1052-DF4」星系的存在,反而凸顯了暗物質在宇宙中的廣泛存在,而另一些人認為暗物質的相關理論正面臨著嚴峻的挑戰。

(暗物質)

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