一个几乎完全由暗物质构成的星系被发现了

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宇宙的大部分都是由暗物质组成的,暗物质是一种因存在现有理论无法解释的现象而假想出的物质。暗物质的密度非常小,但是数量庞大,因此它的总质量很大,它们代表了宇宙中26%的物质含量,其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到(约4.9%)。暗物质无法直接观测得到,但它能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。

最近,一个国际天文学家团队日前发表报告称,已观测到一个有史以来暗物质组成比例最高的星系。其名为“蜻蜓44”(Dragonfly 44),星系99.99%皆由暗物质组成。“蜻蜓44”星系距离我们3亿光年。从宇宙的尺度上来看,两个星系之间这一距离并非十分遥远,但在过去的数十年间,天文学家一直没能发现这个“幽灵”,原因就是作为一个星系它实在太暗了。

发现“蜻蜓44”的研究人员其实并不是一开始就想去找寻暗星系的。此外,他们是利用照相机的零部件组成的望远镜发现“蜻蜓44”的。这台蜻蜓长焦望远镜是由耶鲁大学和多伦多大学的一群天文学家共同搭建。耶鲁大学的研究人员Pieter van Dokkum说:“我们本来计划是研究银河的边缘地带,但是无意间,我们观察到一些暗点。”起初,van Dokkum和他的同时认为这些暗点是由于图像失真造成的。但是,当他们近距离观察的时候才发现,他们找到了“新大陆”。

需要注意的是,正如上文所说,科学家自己对于暗物质是什么都没有概念。暗物质就是一种神秘物质,虽然还没有发现,但是我们相信暗物质肯定是存在的。由于暗物质并不会出任何形式的光或辐射,天文学家无法直接对其进行探测,只能通过引力作用判断它的存在。因此,人类至今对暗物质的本质仍一无所知。主流的观点认为暗物质可能是某些奇异粒子,也有些人猜测暗物质实际上是宇宙大爆炸之初形成的原初黑洞。暗物质也许是宇宙最大的谜题了。虽然科学家们知道它一定存在,但我们却永远无法真正看到它,我们试图找到它的实验也失败了。

“蜻蜓44”与之前发现的暗星系有所区别,“蜻蜓44”星系,可观测到的天体数量非常之少,但进一步的后续研究很快显示出这绝非一个寻常星系。作为人们观测到的最大星系之一,质量为太阳质量的一万亿倍,这与我们身处的银河系质量非常之相近,但该星系拥有的天体却比银河系还要少100倍左右,所以才一直被观测设备忽略。

因为按常理,像“蜻蜓44”星系中星体如此匮乏的情况,它很快就会分崩离析,除非有其他的物质起到了“束缚”的作用——答案指向暗物质。

据《连线》杂志与《新科学家》杂志在线版文章称,这个国际天文学家团队于2015年透过位于夏威夷的凯克天文台与双子星天文台发现了“蜻蜓44”星系,为了探明“蜻蜓44”星系中的情况,天文学家利用凯克望远镜配备的DEIMOS(深太空星系成像的多天体光谱拍摄仪),在6个夜晚的时间里共观测该星系内天体的运行速度达33.5小时,数据显示“蜻蜓44”的星体运行速度非常快,约每秒47公里。

研究人员表示,通过对恒星运动的分析,可以得知那里存在多少物质,而不管它是什么形式的。在“蜻蜓44”星系中,恒星的运动情况已无法用这个星系中那些恒星本身的质量来解释了。为了维持这样的高速,星系质量肯定远远高于恒星质量的相加。论文主要作者Pieter van Dokkum向《连线》解释道“在蜻蜓 44星系中,恒星运动的相当快因此星系质量与恒星质量有一个巨大的差值,通过凯克天文台对该星系恒星运动的数据我们发现,该星系的质量超过恒星质量总和的很多倍。”最终研究人员得出结论:在这里,99.99%为暗物质,只有0.01%为我们熟知的常规物质。

这样一个奇怪的、闻所未闻的星系,究竟是如何形成的?天文学家遗憾地表示,现在仍然不知道——“蜻蜓44”星系与目前人们对星系形成的观念背道而驰。研究的共同作者Roberto Abraham来自加拿大多伦多大学,他说道:“我们不知道Dragonfly 44这样的星系如何形成。数据显示要形成致密星系团必须有相对较大的恒星才行,这可能是一个重要的线索,但现在我们只是猜测而已。”

不过,“蜻蜓44”星系的重大发现,可说是为科学界带来一个庞然大物般的暗物质研究目标。团队成员、美国耶鲁大学的彼得·冯·多库姆表示,它对于暗物质探索将具有重要意义。而与此同时,另一场竞赛已开始,各团队都希望能找到一个比“蜻蜓44”更加接近我们的大型暗物质星系,届时,科学家将从中寻找揭示暗物质粒子本质的信号
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