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無暗物質星系再現身,天文理論該修改了?

2019年04月18日 07:25   來源:科技日報   

  在深邃浩渺的宇宙,除了恒星、塵埃、氣體,還有一種物質如幽靈般存在:暗物質。雖然對其特征知之甚少,但科學家通過長期研究認為,每個星系都含有暗物質。

  然而,這一認知一再被顛覆。日前,耶魯大學團隊發布一項研究稱,他們發現了第二個沒有暗物質的星系NGC1052-DF4。去年,耶魯大學天文學家皮埃特·范多克姆團隊稱,他們發現了首個沒有暗物質的星系。

  這兩個沒有暗物質的星系如同不速之客,讓人錯愕的同時也引起議論紛紛:來者何意?

  星系形成的關鍵物質

  1932年,天文學家弗里茲·扎維奇最早提出證據并推斷暗物質的存在。

  “在多年觀測中,我們也發現,發光物質產生的引力不足以解釋星系的引力為何那么大,所以可能存在一些不發光物質,即暗物質。”中國科學院國家天文臺研究員陳學雷接受科技日報記者采訪時解釋道,暗物質在星系的形成過程中具有很大作用,因為暗物質能把周圍的物質吸引過來,進而形成星云、恒星等。

  研究表明,在構成宇宙的總物質中,普通物質占4.9%,暗物質占26.8%,暗能量占68.3%。暗物質就像星系的骨架,沒有暗物質的星系注定被當作怪物一般被審視。

  暗物質可能被撞飛了

  去年,首個無暗物質星系NGC1052-DF2被發現時,加州大學歐文分校天體物理學家詹姆斯·布洛克表示,推翻原有理論為時過早。

  布洛克解釋道,NGC1052-DF2星系正圍繞另一個星系旋轉,它可能與其他星系一樣,曾經有很多暗物質,但鄰近的星系把它的暗物質帶走了。

  此前有研究稱,與其他物質相互作用時,星系中的普通物質和暗物質容易發生分離。比如兩個星系相撞時,氣體通常借此機會“抱作一團”,但暗物質卻“輕飄飄”地飛走了,暗物質飛走后,就留下一團沒有暗物質的氣體。無暗物質星系可能由此而生。

  為何氣體會連在一起,暗物質卻被撞飛呢?陳學雷解釋道:“氣體之間有壓強,暗物質之間沒有壓強只有引力,相互作用很微弱。在這種情況下,兩個星系或者星系團撞在一起時,暗物質和氣體物質就很容易分離。但還沒有看到兩者徹底分開的現象。”

  陳學雷告訴記者,一般星系相撞時會留下像彗星尾巴一樣的痕跡,但耶魯大學團隊這次沒有看到任何跡象。“這種現象很奇特。”他說。

  確認這類星系是否常態很重要

  令人費解的無暗物質星系可能吐露著更多秘密。

  研究者表示,發現第二個沒有暗物質的星系,就像發現第一個無暗物質星系一樣令人興奮。這意味著,有更多無暗物質星系出現的可能。或許,長久以來人們對星系形成的認識還非常之淺。

  對此,陳學雷強調,研究結果有待進一步考證。“首先要明確的是,觀測本身是否可靠。因為種種因素都可能影響觀測結果。”

  在確保觀測可靠的基礎上,科學家需要解釋清楚,這種現象形成的原因是什么。就像草原上一群黑白條紋的斑馬中,突然冒出來一只彩虹條紋的斑馬。我們必須搞清楚彩虹條紋斑馬的秘密,是基因突變還是一場惡作劇。

  無暗物質星系,就像這只彩虹條紋的斑馬。撥開其中的種種疑云,才能進一步解讀宇宙留給人類的各種密語。

  弄清楚無暗物質星系是個例還是常態,至關重要。假如天體物理學家發現更多類似星系,關于暗物質的現有理論則不得不予以修改。

  “悟空”暗物質粒子探測衛星、中國錦屏地下實驗室開展的暗物質粒子探測都在試圖揭開神秘暗物質給宇宙蒙上的面紗,研究者希望通過天文觀測來指導探測器設計。如果當前理論被證實是錯誤的,那么這也會影響到捕捉暗物質粒子的實驗策略。

(責任編輯:孫丹)

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