科學家發現了一個不存在暗物質的星系，完全違背現有認知

天下 02-19

一個遙遠的星系似乎完全沒有暗物質，令天文學家困惑不已，宇宙中這種最難以捉摸的物質也更顯神秘。

天文學家從未在任何地方直接觀察到暗物質，就算一小塊天空中沒有暗物質，似乎也沒什麼大不了的。然而，當前大多數的宇宙理論認為，只要有普通物質的地方，就應該有暗物質。而新發現的這個星系是例外，顯得頗為奇怪。

哈勃太空望遠鏡拍攝的NGC 1052-DF2星系影像。該星系沒有暗物質，令科學家困惑不已

「從未見過像這樣的事情，」耶魯大學教授、該研究資深作者彼得·范多克姆（Pieter van Dokkum）說，「它違背了我們對星系形成過程的普遍看法。」

科學家根據暗物質對可見物體的引力作用，推測出暗物質的存在。據估計，暗物質遠多於普通物質，是後者的5倍。

最清晰的一些證據是通過追蹤星系外圍的恆星得出的。這些恆星繞軌運行的速度似乎始終快於它們的逃逸速度（如果達到超逸速度，恆星就應該擺脫引力的束縛，飛向宇宙空間）。這說明，有看不見但質量很大的東西把這些恆星束縛在軌道上。

在銀河系，暗物質大概是普通物質的30倍。最新的觀測聚焦於一個超稀疏星系，也就是很大但幾乎沒有任何恆星的星系。該星系編號為NGC 1052-DF2。

這支研究團隊追蹤了10個明亮星團的運行情況，發現它們的速度遠低於預期。「它們看起來就像是原地不動，」范多克姆說。

根據運行速度推斷，NGC 1052-DF2星系的質量上限比預期低了400倍。「就算有暗物質，數量也非常少，」范多克姆解釋道，「這個星系的恆星佔到該星系質量的全部，似乎沒有為暗物質留下任何餘地。」

但這項研究的作者說，發現沒有暗物質的星系，反而可以算是暗物質可能確實存在的證據。此話似乎自相矛盾。關於高速繞軌運行的恆星，另一個解釋是，人們對引力隨距離增大而減小的方式理解有誤。但如果是這樣的話，所有星系都應該遵循同樣的模式。

並未參與這項研究的倫敦大學學院宇宙學家安德魯·龐岑（Andrew Pontzen）說：「其他的引力理論往往傾向於重現典型的星系，這意味著它們很難解釋任何新的或者反常的事情。」

這項研究還引發了有關星系最初如何形成的疑問。當前的主流觀點認為，由於暗物質在宇宙中佔據主導地位，更加緻密的暗物質團可能提供了最初的種子，使早期宇宙中的物質聚集在一起，最終形成恆星和星系。「這相當於把暗物質視為腳手架，所有星系都建立在這個基礎之上，」范多克姆說，「暗物質不單單是星系的一個組成部分，與其說是旋臂，不如說是基本骨架，宇宙中所有的結構都以此為基礎。」