由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的DF2星系影像，這是特星個(gè)距地球7200萬(wàn)光年遠(yuǎn)的獨(dú)特星系。天文學(xué)家一直對(duì)DF2缺乏暗物質(zhì)的物質(zhì)事實(shí)感到困惑，而暗物質(zhì)像是跑去能將星系結(jié)合在一起的隱形膠水。 SCIENCE: NASA,距地 ESA, STSCI, ZILI SHEN (YALE), PIETER VAN DOKKUM (YALE), SHANY DANIELI (IAS) IMAGE PROCESSING: ALYSSA PAGAN (STSCI)
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)美國(guó)國(guó)家地理（撰文：NADIA DRAKE 編譯：邱彥綸）：有一對(duì)松散的昏暗星系缺乏「暗物質(zhì)」這種關(guān)鍵的宇宙組成，現(xiàn)在天文學(xué)家可能利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡解開(kāi)了謎團(tuán)。球萬(wàn)
有兩個(gè)星系在大約80億年前相撞，光年像是獨(dú)的暗太空中的一記KO重拳那樣，互相把對(duì)方的特星氣體打了出去。
這兩個(gè)昏暗、物質(zhì)松散的跑去星系里，似乎完全沒(méi)有暗物質(zhì)（dark matter）存在，距地這個(gè)奧秘從2018年以來(lái)就一直讓天文學(xué)家們百思不得其解。而現(xiàn)在天文學(xué)家有了最新的解釋?zhuān)钚碌挠^(guān)測(cè)顯示，這類(lèi)星系可能是一連串類(lèi)似的怪異星系的一部分，而這些天體都是V型《192-1819-1410》武漢青山區(qū)外圍服務(wù)提供外圍女小姐上門(mén)服務(wù)快速安排人到付款星系相撞產(chǎn)生的殘骸。
在這之前，有關(guān)這兩個(gè)星系DF2和DF4的詳細(xì)研究，已經(jīng)顯示它們內(nèi)部存在許多奇怪的明亮星團(tuán)。但科學(xué)家卻難以解釋這些星系是如何得以存在的，因?yàn)椋瑩?jù)認(rèn)為，占宇宙組成80%以上的暗物質(zhì)是星系形成的基本成分。
由美國(guó)耶魯大學(xué)彼得．范．多庫(kù)姆（Pieter van Dokkum）領(lǐng)軍的團(tuán)隊(duì)，提出一種新的理論，他們認(rèn)為這場(chǎng)「宇宙車(chē)禍」可以解釋這些反常天體，以及殘骸分布的其他特征。 「在碰撞過(guò)程中，氣體被剝離和沖擊，變成這種沒(méi)有暗物質(zhì)將其束縛的混亂環(huán)境，」范．多庫(kù)姆說(shuō)：「然后，這些龐大不規(guī)則氣體團(tuán)塊的一部分可能會(huì)從剩下的氣體云中分離，自己形成新的小星系。」
范．多庫(kù)姆和他的同事所設(shè)想的這種情景，可能需要未來(lái)進(jìn)一步的觀(guān)測(cè)才能證實(shí)。但如果這個(gè)猜想正確，這確實(shí)會(huì)是解釋這一連串奇怪星系產(chǎn)生原因的聰明想法。正如最近在《自然》（Nature）期刊上所描述的那樣，這場(chǎng)星系碰撞甚至可能幫助科學(xué)家理解暗物質(zhì)本身的一些基本特性。
「對(duì)我而言，這個(gè)說(shuō)法似乎能成立，」范．多庫(kù)姆說(shuō)：「這個(gè)解釋非常簡(jiǎn)單，也是迄今為止唯一能解釋這么多特性的理論，從球狀星團(tuán)、兩個(gè)同樣都沒(méi)有暗物質(zhì)的星系，以及我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的怪異星系排列，全都解釋得通。」
宇宙中看不見(jiàn)的物質(zhì)
星系的大部分質(zhì)量通常都來(lái)自于暗物質(zhì)。在1960年代后期，天文學(xué)家薇拉．魯賓（Vera Rubin) 做出了類(lèi)似的推測(cè)，她認(rèn)為一定有某種大質(zhì)量的不可見(jiàn)物質(zhì)束縛著仙女座星系（Andromeda Galaxy）邊緣的恒星，不讓它們向外飛散。如果沒(méi)有這種「重力膠水」，這些恒星就會(huì)消失，其他許多旋轉(zhuǎn)星系邊緣的恒星也是如此。
自魯賓提出這樣的猜想已有半個(gè)世紀(jì)之久，天文學(xué)家仍然從未直接觀(guān)察到暗物質(zhì)。它不發(fā)射也或不反射光，不會(huì)直接與普通物質(zhì)產(chǎn)生交互作用，不過(guò)它的重力會(huì)影響恒星和星系等可觀(guān)測(cè)天體的行為。科學(xué)家還認(rèn)為，星系需要暗物質(zhì)來(lái)累積足夠的氣體，從而開(kāi)始孕育恒星。
但在2018年，范．多庫(kù)姆發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為NGC1052-DF2的星系，簡(jiǎn)稱(chēng)DF2。這個(gè)星系似乎極度缺乏暗物質(zhì)。 DF2距離地球約7200萬(wàn)光年，位在一個(gè)大型橢圓星系附近，星系的大部分區(qū)域黑暗且彌散，卻散布著一連串極度明亮的巨大星團(tuán)。當(dāng)范．多庫(kù)姆和他的同事計(jì)算這個(gè)星系的質(zhì)量時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)DF2最多也只會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)的暗物質(zhì)。
「最初的發(fā)現(xiàn)確實(shí)令人驚訝，對(duì)我們來(lái)說(shuō)也是如此──我們無(wú)法解釋這樣的天體，」范．多庫(kù)姆說(shuō)：「所以，我們一邊看著這個(gè)我們無(wú)法解釋的天體，一邊繼續(xù)用它對(duì)重要議題發(fā)表許多主張，我認(rèn)為這種情況引起了許多人的注意，但也讓他們抱持著懷疑的態(tài)度。」
在那之后，范．多庫(kù)姆和他的同事驗(yàn)證了最初在這個(gè)星系中觀(guān)測(cè)到的許多特征。 「我們很幸運(yùn)，我們是對(duì)的──事情往往不一定會(huì)如此順利。」范．多庫(kù)姆笑著說(shuō)。在2019年，他們?cè)谕粋€(gè)星系群中發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)幾乎同樣奇特的DF4星系，也一樣昏暗且彌散，似乎缺乏暗物質(zhì)，也奇特地有星團(tuán)散布。
范．多庫(kù)姆表示：「這兩個(gè)星系都很獨(dú)特，在宇宙中，除了彼此，沒(méi)有其他相似的星系」。
另一組天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了至少有另一個(gè)星系的暗物質(zhì)含量似乎也非常低，不過(guò)那個(gè)星系的方向讓它比DF2和DF4更難觀(guān)測(cè)。
但真正的問(wèn)題是，這些奇怪的星系究竟是如何形成的？
讓宇宙時(shí)光倒流
在2019年和2020年，范．多庫(kù)姆和他的同事將哈勃太空望遠(yuǎn)（Hubble Space Telescope）鏡對(duì)準(zhǔn)了DF2和DF4。他們發(fā)現(xiàn)DF2離得更遠(yuǎn)，而且這兩個(gè)古怪的星系正在遠(yuǎn)離彼此。這表示如果你將這兩個(gè)星系的運(yùn)動(dòng)按下倒轉(zhuǎn)鍵，那它們最終會(huì)聚集在太空中的同一點(diǎn)：遠(yuǎn)古一場(chǎng)可能的高速碰撞點(diǎn)。
當(dāng)這兩個(gè)原始的星系發(fā)生碰撞時(shí)，它們的暗物質(zhì)部分繼續(xù)前行，就像什么都沒(méi)發(fā)生似的照樣在太空中疾馳。但它們所有的氣體最后都變成了一團(tuán)雜亂、熾熱、高壓的氣堆──正是在這種環(huán)境中才能誕生像DF2和DF4星系內(nèi)中的巨大星團(tuán)。
對(duì)這類(lèi)碰撞的模擬顯示，最初的氣體堆碎裂成塊并在數(shù)十億年中四散，留下了昏暗、松散的小星系。當(dāng)范．多庫(kù)姆和他的同事檢查NGC 1052星系的深度影像時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了有多達(dá)11個(gè)星系連成一排，其中就包括DF2和DF4。
范．多庫(kù)姆表示：「一開(kāi)始的的觀(guān)測(cè)結(jié)果很令人困惑，然后我們突然恍然大悟。隨后我們做出了一些預(yù)測(cè)，比如你可以沿著這條軸線(xiàn)發(fā)現(xiàn)更多星系，之后我們真的就發(fā)現(xiàn)了。」
范．多庫(kù)姆說(shuō)，在這一連串星系兩端的兩個(gè)星系，應(yīng)該會(huì)富含最初相撞星系的暗物質(zhì)，但要驗(yàn)證這一點(diǎn)會(huì)很困難，因?yàn)檫@兩個(gè)星系非常昏暗，難以觀(guān)測(cè)到細(xì)節(jié)。
解開(kāi)星空中的線(xiàn)索
雖然關(guān)于這可能的一連串星系還有許多疑問(wèn)，但有些科學(xué)家認(rèn)為，這種理論似乎可以合理地解釋缺乏暗物質(zhì)的星系是如何形成和成長(zhǎng)的。
「這個(gè)說(shuō)法之所以吸引人有幾個(gè)原因，」在德州大學(xué)奧斯汀分校研究暗物質(zhì)和星系形成的麥可．博伊蘭－科爾欽（Mike Boylan-Kolchin）說(shuō)：「最大的原因是它同時(shí)解釋了這種系統(tǒng)的多個(gè)面向。」
博伊蘭－科爾欽補(bǔ)充說(shuō)，如果這種理論正確，將能幫助天文學(xué)家更深入理解暗物質(zhì)的「粘性」──它是否像是不會(huì)與普通物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)那樣，不會(huì)彼此產(chǎn)生交互作用，或是存在一定程度的自我交互作用。他還說(shuō)，星系碰撞理論有個(gè)特別棒的結(jié)果，是它解釋了DF2和DF4中的奇特星團(tuán)。
「這些系統(tǒng)中的一個(gè)大難題，是它們似乎擁有這些非常大質(zhì)量的星團(tuán)，為什么會(huì)這樣呢？」博伊蘭－科爾欽說(shuō)：「這種星系與星系之間的碰撞機(jī)制，確實(shí)能產(chǎn)生一系列更大質(zhì)量的星團(tuán)。」
然而，其他天文學(xué)家并不那么相信。
在薩里大學(xué)研究星系形成的米歇爾．柯林斯（Michelle Collins）說(shuō)：「在某種程度上，這一切都是巨大謎團(tuán)的開(kāi)端。」她說(shuō)此時(shí)這種想法想還僅止于猜測(cè)，我們不知道最初的星系是否包含足夠的物質(zhì)，能夠產(chǎn)生范．多庫(kù)姆團(tuán)隊(duì)所觀(guān)測(cè)到的結(jié)果。
確認(rèn)假想碎片軌跡上的11個(gè)星系距離也很關(guān)鍵，因?yàn)檫@能夠驗(yàn)證它們究竟是屬于同一個(gè)系統(tǒng)，或只是恰巧排列成看起來(lái)像是一連串的樣子──就像是與地球距離相當(dāng)不同的一些恒星，在星座中看起來(lái)非常接近一樣。
「根本沒(méi)有足夠的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)排除這些星系不是像我們所看到的星座那樣。」她說(shuō)：「我們很容易將事物的意義歸因于模式。」
還需更多的時(shí)日才能驗(yàn)證這樣的碰撞理論，但范．多庫(kù)姆認(rèn)為這個(gè)理論擁有可驗(yàn)證的預(yù)測(cè)。像是他就熱衷研究DF4中的星團(tuán)，并將它們的年齡與DF2中星團(tuán)的年齡進(jìn)行比較。如果這兩群星團(tuán)的年齡相仿，就可能強(qiáng)烈暗示這兩個(gè)星系有著相同的起源。
他還將把哈勃望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)碎片軌跡上的其他可疑星系，觀(guān)測(cè)它們是否擁有同樣奇特的星團(tuán)，并測(cè)量它們的運(yùn)動(dòng)和距離，以確定它們是否真的屬于同一個(gè)結(jié)構(gòu)。
如果他和團(tuán)隊(duì)夠幸運(yùn)的話(huà)，他們甚至可以仔細(xì)觀(guān)察軌跡兩端的兩個(gè)昏暗星系，并試圖弄清它們是否就是最初星系中留下富含暗物質(zhì)的殘骸。但這個(gè)研究計(jì)畫(huà)可能需要下一代的地面望遠(yuǎn)鏡，或是美國(guó)航太總署（NASA）的詹姆斯．韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）來(lái)幫忙完成。
「那將會(huì)太棒了，」范．多庫(kù)姆說(shuō)：「測(cè)量這些星系，將是解開(kāi)這個(gè)系統(tǒng)謎團(tuán)的最重要關(guān)鍵。」