缺乏暗物質的幽靈星系

天文學家第一次發現了一個暗淡而稀疏的星系，名字叫做NGC1052-DF2，距離我們約6500萬光年遠。它似乎只含有極少量的暗物質。

NGC1052-DF2是一個大型的，非常稀疏的星系

暗物質是宇宙中最重要的但又尚未被人理解的組分之一。我們根據其引力推測其存在，但其通過光學手段難以捉摸。暗物質被認為占宇宙物質質量的85％，並被認為是構成所有星系的基礎物質。但在3月28日發表在《自然》雜誌上的一項研究中，天文學家報告首次發現了缺少暗物質的星系。

耶魯大學天體物理學家Pieter van Dokkum在一篇新聞稿中說："我們認為每個星系都有暗物質，暗物質是星系開始形成的基礎……這種看不見的神秘物質是任何星系中最主要的成分。 所以找到缺少暗物質的星系是意想不到的。它挑戰了我們認為星系如何運行的標準思想，並且也顯示了暗物質是真實的：暗物質除了組成星系之外還有其獨立的存在。"

NGC1052-DF2（或簡稱DF2）是由更大的橢圓NGC 1052支配的星系集團中的一個小星系。星系DF2相對平淡無奇，但是它在蜻蜓攝影陣列拍攝的圖像和斯隆數字巡天（SDSS）拍攝的圖像中有所不同，這引起了研究人員的注意。在蜻蜓圖像中，DF2看起來像是一團暗淡而漫射的光芒，但在SDSS圖像中，它表現為一組點狀的光源。

為了進行研究，研究小組使用哈勃太空望遠鏡（HST）上的高級攝影測量相機觀測了DF2，並使用10米WM Keck天文台進行了後續光譜觀測。利用哈勃的數據，研究人員能夠確定，由於DF2的大尺寸和透明外觀，它被認為是一個超稀疏星系，位於距離我們約6500萬光年的地方。雖然這個星系大約與銀河系一樣大，但它的星體數量只有銀河系的200分之一。

根據Keck團隊收集的光譜數據，他們在DF2的外圍確定了10個球狀星團 - 通常是老年恆星組成的大型球形星團。令人驚訝的是，他們發現所有這些球狀星團在DF2周圍旋轉的速度比它們在普通的星系，也就是那些含有典型數量的暗物質以及和DF2相同的普通物質的星系，要慢上三倍。 研究人員隨後計算了該星系的總體質量，得出了結論：如果暗物質真的存在，那麼在這個星系裡面也幾乎不存在。van Dokkum說："星系中的恆星可以解釋其所有的質量，而且似乎沒有給暗物質留下任何可能存在的空間。"

為了確定球狀星團在DF2周圍旋轉的速度，研究人員分析了Keck天文台拍攝的光譜吸收線。 這使他們能夠確定每個星團的速度，然後他們用它來計算星系的總質量。

DF2明顯缺乏暗物質的發現引起了研究人員的不安，因為這是第一個發現缺乏暗物質的星系。 沒有任何理論能夠預測這種類型的星系。 這個星系是一個謎，因為它的一切都很奇怪，包括它的形成過程。

然而，正如通常情況一樣，研究人員對星系最初形成的過程有一些想法。 他們在論文中提出的一個可能的情景是DF2實際上是一個潮汐矮星系。 這種類型的星系可以在星系合併期間形成，星系合併通常會拋出重子物質，也就是由質子，中子和電子組成的普通物質。然而，DF2的金屬含量比潮汐矮星系預計的要少。另一種可能的選擇是當附近類星體發出的風吹過大量低金屬氣體雲時形成的星系。但研究人員指出，對於這種可能而言，這個星系又太分散了。最後，研究人員認為，當部分氣體流向NGC 1052時，由來自大型星系黑洞的射流引起的衝擊而導致DF2形成。

無論DF2如何形成，團隊的研究結果表明，暗物質確實是一種獨立於重子物質的物質。因此，這些發現也對一些替代暗物質的理論提出了疑問。

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