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星系的暗物质突然消失，连科学家也无法解释，究竟为何？

浏览 906 · 点赞 0 · 评论 0 · 3年前 (2021-12-10)

理论预测疏松的星系必须由暗物质使其保持凝聚在一起。

对AGC114905星系的观测表明该星系没有暗物质。这一发现与理论相悖。（图片来源：哈维尔·罗曼和帕维尔·曼塞拉·皮尼亚）

天文学家们好奇是什么使似乎不含暗物质的遥远星系保持凝聚。

名为AGC114905的星系距离地球约2.5亿光年，大约和银河系一样大。然而，这个遥远的星系包含的恒星比我们银河系少一千倍。

根据理论模型，这样的稀疏星系必须由暗物质使其保持形状凝聚不分散，据估计，暗物质是一种神秘的不可见物质，约占宇宙中所有物质的85%。但当天文学家在新墨西哥州使用超大阵列测量AGC114905时，他们发现这个奇怪的星系中完全没有暗物质。

荷兰格罗宁根大学的天文学家Pavel Mancera Piña和荷兰射电天文学会（ASTRON）领导的研究小组没有选择研究AGC 114905。

早先的观测表明：这个星系和其他五个星系的暗物质含量可能非常低。但这一发现与理论大相径庭，所以曼塞拉·皮尼亚和他的同事决定再次进行测量。

然而，即使用世界上最强射电望远镜进行了40小时的测量，研究人员仍然没有发现任何暗物质。

Mancera Piña在一份声明中说：“这当然是我们的想法和希望，因为它证实了我们之前的测量结果。但现在的问题仍然是，理论预测AGC114905中一定存在暗物质，但我们的观测结果表明不存在。事实上，理论和观测之间的差异只会越来越大。”

AGC 114905不是首个被天文学家发现的没有暗物质的星系。2018年，耶鲁大学天文学家彼得·范德卡姆（Pieter van Dokkum）领导的团队发现，距离地球约6000万光年的NGC 1052-DF2星系似乎不含暗物质。然而科学家们在新的声明中说，Mancera Piña在最近的研究中使用的技术和测量方法比这项工作更加可信。

科学家们认为AGC114905的暗物质可能被一个附近更大质量的星系剥离了，但奇怪的是在它附近看起来似乎没有一个星系能够完成这样的壮举。

与此同时，研究人员们正在从他们最初的六个星系中观测第二个超弥散矮星系。科学家们在声明中说，如果他们在该星系中也没有发现暗物质的踪迹，这将使缺乏暗物质的星系队伍更加壮大。

相关知识

暗物质是一种假设的物质形式，科学家们认为它大约占宇宙物质的85%。各种天体物理观测都表明暗物质真实存在，比如存在着无法用公认的引力理论解释的引力效应。要解释的通，除非存在的物质比观察到的多更多。考虑到这个原因，大多数专家都认为暗物质在宇宙中的含量非常丰富，并且已经对宇宙的结构和演化产生了巨大的影响。暗物质之所以被称为暗物质，是因为它似乎不与电磁场相互作用，这意味着它不吸收，也不反射或发射电磁辐射，因此很难被探测到。

最初的认为暗物质存在的证据来自计算，如果一些星系不包含大量的不可见物质，他们会分散，或者根本不会形成，又或者不会像看到的那样运动。其他的证据来自引力透镜和宇宙微波背景辐射的观测，以及对宇宙大尺度结构，星系的形成和演化，星系碰撞中的物质分布，以及星系团中的星系运动的观测。在标准LambdaCMD宇宙学中，总的质量和能量包括5%的普通物质，27%的暗物质和68%的某种能量（也称为暗能量）。因此，暗物质组成了宇宙中总质量的85%，而暗物质和暗能量共同构成了宇宙中95%的质能。

因为暗物质迄今为止未被直接探测到，如果它真的存在，除引力之外，它必定极少与普通物质或辐射产生互相作用。大多数暗物质被认为是非重子物质，它可能由某种未知的亚原子粒子组成。一类重要的暗物质候选者是某种新的还未被发现的基本粒子，比如弱相互作用大质量粒子（WIMPs)。许多通过直接探测手段研究暗物质的实验正在活跃的进行中，但至今为止没有一个成功。根据粒子的速度（更准确地来说是自由流动的距离）暗物质通常被分为冷暗物质，温暗物质和热暗物质。当前的模型偏向冷暗物质，在这种假设下，宇宙中的结构由逐渐累积的粒子形成。