相同質量的矮星系

質量無差別：圍繞在銀河系周圍的三個矮星系儘管在恆星數量上大相徑庭，卻擁有相同的質量。

相同質量的矮星系

胡德良譯

試想像一下：把100個塊頭各不相同的人放到秤上，卻發現他們體重一模一樣！在觀測與銀河系相鄰的一群微型星系時，天文學家們發現了跟上述情況同樣莫名其妙的現象：不管各星系包含多少恆星，每個星系的質量都是相同的。有關星系的形成，甚至有關被稱為「暗物質」的那種神秘物質的特性，該發現或許可以揭示其中的深奧道理。

銀河系由23個所謂的矮星系包圍著，這些矮星系在已知星系中是最為暗淡的。加州大學爾灣分校的宇宙學家馬諾·卡普林哈特及同事希望更多地了解一下這些由恆星構成的暗淡群體，他們測量了其中18個星系的質量，到目前為止這是一套最完善的計算資料。研究小組通過觀測每個星系中一個代表性恆星的旋轉速度，來估算星系的質量。該恆星的旋轉速度越快，意味著其所在星系的質量就越大。

研究小組在明天出版的《自然》（Nature）雜誌上報道：這些矮星系所包含的恆星在數量上差別很大，從幾千個到一千多萬個不等，儘管如此，它們中心區域的總質量都大約相當於一千萬個太陽。這意味著這些看起來最小的星系比更為明亮的相鄰星系所包含的不可見暗物質要多得多。

卡普林哈特說，很難解釋為何存在這樣的差異。另外一個奇怪的現象是，沒有比這個質量更小的星系。「這好像是在告訴我們，當星系形成的時候有一個最低質量限度，」他說。這可能是由於小塊物質引力太小，不足以形成恆星，因此對於我們來說永遠都不可見。

一種更富於推測性質的可能是：原本就連小塊物質也從未形成。這與目前受歡迎的暗物質理論模型是互相衝突的。目前的理論認為，重粒子凝結成物質塊，物質塊最終成為星系的引力種源。由於這些重粒子是「冷」的——意味著它們移動很慢，所以它們可以凝結，形成大型物質塊，也可以形成很小的物質塊。然而，較輕的「溫」暗物質粒子只會形成大型物質塊，因此可以說明超出這個最低質量限度時就不存在星系。卡普林哈特指出，如果暗物質是溫的，也許就需要運用不同的方法去研究，而不宜運用目前地下實驗室的試驗以及瑞士日內瓦的大型強子對撞機中正在使用的方法。

「這是一項有趣的發現，」加州大學聖克魯茲分校的宇宙學家皮埃羅·馬導說。至於這項發現可能意味著什麼，馬導說：「我稍微傾向於不改變暗物質粒子的特性。」

譯自：美國《科學》雜誌官網

原著：Michael Schirber

註：本文曾發表於《現代物理知識》雜誌。

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