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天文學家再發現沒有暗物質的超稀疏星系

「超稀疏」星系NGC 1052-DF2 幾乎不包含暗物質。(Credit: NASA/ESA/P. van Dokkum)
「超稀疏」星系NGC 1052-DF2 幾乎不包含暗物質。(Credit: NASA/ESA/P. van Dokkum)

【記者蕭路/綜合報導】2018年3月28日發表在《自然》期刊的一篇論文顯示,「超稀疏」星系NGC 1052-DF2 幾乎不包含暗物質,被視為天文學新突破。2019年3月,天文學家利用新觀測進一步驗證NGC 1052-DF2沒有暗物質,並且他們又發現了一個新的同類星系:NGC 1052-DF4。

暗物質是一種在宇宙中普遍存在的神祕物質。目前宇宙學理論認為,暗物質占有宇宙全部物質的高達85%左右。觀測中發現,暗物質似乎只受引力影響,而且根本不可見。

然而,暗物質卻是宇宙中的星系、星系團,以至更大尺度宇宙結構中,最為重要的組成部分之一。特別是目前很多理論和觀測認為,星系中普遍包含暗物質。

一個星系沒有暗物質確實是一件非常奇怪的事情。找到這樣的星系就像發現沒有火源的煙,沒有原因的結果。2019年3月20日和27日在《天體物理期刊通訊》上發表兩篇論文,再次證實沒有暗物質的星系存在。

大約一年前,由耶魯大學彼得‧范多肯(Pieter van Dokkum)教授領導的研究組發現了一個超稀疏星系,編號為NGC 1052-DF2。研究組經過分析發現,這個星系中似乎沒有暗物質。然而,由於這是當時發現的唯一一個沒有暗物質的星系,學術界對此頗有質疑。

最近,該研究組於2019年3月27日通過凱克天文臺(Keck Observatory)發布通訊稿,利用新觀測進一步驗證了NGC 1052-DF2沒有暗物質,並且,他們又發現了一個新的同類星系,NGC 1052-DF4。

NGC 1052-DF2 距離地球大約 6,500萬光年,大小與銀河系相當,但星系中的恆星數量只有銀河系恆星的1%。新發現的NGC 1052-DF4星系與NGC 1052-DF2 位於同一個天體區域中,大小和質量大致相同。

利用凱克天文臺的精密觀測,研究組測定了NGC 1052-DF2週圍的球狀星團的運行速度,從而推斷星系的質量。天文學家從中發現,推測的質量和星系中,可見物質的總質量非常吻合,沒有暗物質提供的額外質量。

新發現的NGC 1052-DF4也具有類似的特性。范多肯教授指出,這個新發現說明,通過現有觀測技術,發現不含暗物質的星系,概率比預想的要高;而對這類星系的觀測,能鼓勵更多科學家研究這種星系的形成和演化。◇