宇宙這五種操作：讓星系不存在暗物質

科技 04-06

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群星璀璨、萬物有理

最近天文學家發現一個沒有暗物質的星系是出乎意料的，因為這種看不見神秘物質是任何星系中最主要的部分，幾十年來一直認為星系是由暗物質主要構成。

圖1信息及版權：P. van Dokkum et al., Nature volume 555, pages 629–632 (29 March 2018)

（圖1）完整蜻蜓長焦陣列場大約11平方度，以NGC 1052為中心。放大圖顯示顯示了NGC 1052的圍的直接環境，NGC1052-DF2在圖中高亮顯示。這是公布中的DF2發現的擴展數據圖1。

上周天文學家宣布發現NGC 1052-DF2是一個沒有暗物質的星系。

圖2息及版權：NASA, ESA, and P. van Dokkum（耶魯大學）

（圖2）這個模糊的大型星系非常分散，天文學家稱之為「透明星系」，因為它們可以清晰地看到其背後的遙遠星系。這個幽靈般的天體，被編錄為NGC 1052-DF2，沒有明顯的中心區域，甚至沒有螺旋星系和螺旋星系的典型特徵，它看起來也不像橢圓星系。即使它球狀星團也是古怪的：是其他星系中典型恆星星團的兩倍。所有這些奇怪的東西都與這個星系最詭異的一面相比較：NGC 1052-DF2缺少大部分（如果不是全部）暗物質。

雖然大多數星系的暗物質比正常物質多得多，但在附近發現了一個巨大的橢圓星系，卻幾乎沒有。

圖3信息及版權：亞當座/ Mount Lemmon SkyCenter /亞利桑那大學

（圖3）巨大的橢圓星系NGC 1052（左圖）佔據了它的一部分，儘管存在許多其他大型星系。在附近一個微小肉眼可見的超彌散星系(簡稱NGC 1052-DF2)(簡稱DF2)似乎是由正常物質組成。

這是第一次發現，但並不違背理論。下面就讓我們一起來看看宇宙的五種操作：如何讓星系不存在暗物質！

圖4信息及版權：NASA, ESA, Jean-Paul Kneib（馬賽實驗天體物理學）et al.

（圖4）已知宇宙中速度最快的星系之一，以百分之幾的光速飛馳：數千公里/秒的速度通過星團（並且被剝奪了氣體），使得恆星尾跡形成，而暗物質繼續與原來的星系一起。

宇宙第一種操作：從一個星團中剝離氣體，當星系加速穿過星系內的介質時，它們的氣體可能會被剝離，在沒有暗物質的情況下，形成新的恆星

圖5信息及版權：亞當座/ Mount Lemmon SkyCenter /亞利桑那大學

（圖5）NGC 3561A和NGC 3561B相互碰撞併產生巨大的恆星尾，羽狀物，甚至可能是「噴射物」，這些物質凝結而成為微小的「新」星系。熾熱年輕恆星發出藍色的光芒，那裡是新恆星誕生形成的地方，作為大型星系團的一部分，這種噴射物質可能導致形成一個與天文學家今天所看到DF2非常相似的星系。

宇宙第二種操作：從星系合併中被逐出，當兩個星系碰撞在一起時通常會完全融合，但有時會有噴射物質，足夠的數量就能創造出一個只有重子的星系

圖6信息及版權：NASA, ESA, S. Baum and C. O"Dea (RIT), R. Perley and W. Cotton (NRAO/AUI/NSF), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

（圖6）雖然遙遠的類星體和活躍星系核可以在可見光/紅外光下成像，但在X射線和無線電是中最好觀察射流本身和周圍輻射，如這裡星系大力神A可能會噴出一小個星系的物質，可能會導致在路徑上形成一個無暗物質的星系或物質團。

宇宙第三種操作：類星體流出，由超大質量黑洞驅動的星系中流出物可以重新形成星系。通常情況下會產生矮星系，但DF2可能更大

圖7信息及版權：NASA, ESA, W. Keel（阿拉巴馬大學）, and the Galaxy Zoo Team

（圖7）哈尼天體（Hanny"s Voorwerp）於2011年發現，是現在已知20多種被稱為綠色發光氣體(因為電離的氧氣)的物體的第一個，延伸到數十萬光年外的附近星系，這種物體演化可能會創造出像DF2這樣的星系。

宇宙第四種操作：演化的Voorwerpjes，星系有時會有綠色發光的伴星：剝離和電離物質

圖8信息及版權：NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

（圖8）天文學家發現哈尼天體（Hanny"s Voorwerp）是在星系周圍30萬光年的氣體流中唯一可見部分。綠色Voorwerp是可見部分，因為來自星系核心的強烈光束照亮了它，該光束來自類星體，這是一個由黑洞驅動的明亮而充滿活力一類物質。與另一個星系相遇給黑洞提供了能量，並從IC 2497中剝離了氣體流。

DF2可能是一種不斷演化，類似100億年哈尼天體（Hanny"s Voorwerp）的模擬（詳細可參看百科等資料）。