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无暗物质星系再现身,天文理论该修改了?

来源:科技日报2019-04-18 09:15

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  天闻频道

  在深邃浩渺的宇宙,除了恒星、尘埃、气体,还有一种物质如幽灵般存在:暗物质。虽然对其特征知之甚少,但科学家通过长期研究认为,每个星系都含有暗物质。

  然而,这一认知一再被颠覆。日前,耶鲁大学团队发布一项研究称,他们发现了第二个没有暗物质的星系NGC1052-DF4。去年,耶鲁大学天文学家皮埃特·范多克姆团队称,他们发现了首个没有暗物质的星系。

  这两个没有暗物质的星系如同不速之客,让人错愕的同时也引起议论纷纷:来者何意?

  星系形成的关键物质

  1932年,天文学家弗里兹·扎维奇最早提出证据并推断暗物质的存在。

  “在多年观测中,我们也发现,发光物质产生的引力不足以解释星系的引力为何那么大,所以可能存在一些不发光物质,即暗物质。”中国科学院国家天文台研究员陈学雷接受科技日报记者采访时解释道,暗物质在星系的形成过程中具有很大作用,因为暗物质能把周围的物质吸引过来,进而形成星云、恒星等。

  研究表明,在构成宇宙的总物质中,普通物质占4.9%,暗物质占26.8%,暗能量占68.3%。暗物质就像星系的骨架,没有暗物质的星系注定被当作怪物一般被审视。

  暗物质可能被撞飞了

  去年,首个无暗物质星系NGC1052-DF2被发现时,加州大学欧文分校天体物理学家詹姆斯·布洛克表示,推翻原有理论为时过早。

  布洛克解释道,NGC1052-DF2星系正围绕另一个星系旋转,它可能与其他星系一样,曾经有很多暗物质,但邻近的星系把它的暗物质带走了。

  此前有研究称,与其他物质相互作用时,星系中的普通物质和暗物质容易发生分离。比如两个星系相撞时,气体通常借此机会“抱作一团”,但暗物质却“轻飘飘”地飞走了,暗物质飞走后,就留下一团没有暗物质的气体。无暗物质星系可能由此而生。

  为何气体会连在一起,暗物质却被撞飞呢?陈学雷解释道:“气体之间有压强,暗物质之间没有压强只有引力,相互作用很微弱。在这种情况下,两个星系或者星系团撞在一起时,暗物质和气体物质就很容易分离。但还没有看到两者彻底分开的现象。”

  陈学雷告诉记者,一般星系相撞时会留下像彗星尾巴一样的痕迹,但耶鲁大学团队这次没有看到任何迹象。“这种现象很奇特。”他说。

  确认这类星系是否常态很重要

  令人费解的无暗物质星系可能吐露着更多秘密。

  研究者表示,发现第二个没有暗物质的星系,就像发现第一个无暗物质星系一样令人兴奋。这意味着,有更多无暗物质星系出现的可能。或许,长久以来人们对星系形成的认识还非常之浅。

  对此,陈学雷强调,研究结果有待进一步考证。“首先要明确的是,观测本身是否可靠。因为种种因素都可能影响观测结果。”

  在确保观测可靠的基础上,科学家需要解释清楚,这种现象形成的原因是什么。就像草原上一群黑白条纹的斑马中,突然冒出来一只彩虹条纹的斑马。我们必须搞清楚彩虹条纹斑马的秘密,是基因突变还是一场恶作剧。

  无暗物质星系,就像这只彩虹条纹的斑马。拨开其中的种种疑云,才能进一步解读宇宙留给人类的各种密语。

  弄清楚无暗物质星系是个例还是常态,至关重要。假如天体物理学家发现更多类似星系,关于暗物质的现有理论则不得不予以修改。

  “悟空”暗物质粒子探测卫星、中国锦屏地下实验室开展的暗物质粒子探测都在试图揭开神秘暗物质给宇宙蒙上的面纱,研究者希望通过天文观测来指导探测器设计。如果当前理论被证实是错误的,那么这也会影响到捕捉暗物质粒子的实验策略。(代小佩)

[ 责编:张佳兴 ]
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