這個質量與銀河系相近的星系,卻有 99.99% 是由暗物質組成

作者 | 發布日期 2016 年 08 月 31 日 18:17 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly

距離我們 3 億光年之外,有一個與我們身處的銀河系質量相近的星系,但該星系擁有的天體,卻比銀河系還要少 100 倍左右。這個星系名為 Dragonfly 44,星系中 99.99% 由暗物質(dark matter)所組成,使其成為目前天文學家觀測以來,質量最大、暗物質組成比例最高的星系。



在廣闊的宇宙中,黑洞、暗物質與暗能量(dark energy)為 3 種無法直接偵測到的神秘勢力,其中,暗物質因不與電磁力產生作用,無法透過電磁波觀測,科學家目前只能透過其重力效應,來察覺暗物質的存在。根據 NASA 指出,宇宙的構成中多達 68% 為暗能量,暗物質占了 27%,而剩下的 5% 才是我們一般熟悉的原子與分子等物質。

由一群天文學家組成的國際團隊,在 2015 年透過位於夏威夷的凱克天文台(WM Keck Observatory )與雙子星天文台觀測到 Dragonfly 44 星系,其質量與銀河系相近,但我們的銀河系比 Dragonfly 44 擁有的天體還要多上 100 倍左右,可觀測到的天體數量不多,也因此使 Dragonfly 44 成為宇宙中相當黯淡的存在,被科學家忽略了數十年之久。

而讓科學家感到困惑的是,星系是穩定存在數十億年以上的系統,必須有大量的物質才能束縛這些高速運動的恆星,但 Dragonfly 44 擁有的天體相較銀河系可說是少之又少,缺乏大量天體束縛的情況下,恆星照理來說應該早就飛散了,除非,有其他的物質將天體束縛在星系之中,而這些物質有可能就是我們觀測不到的暗物質。

為了找出 Dragonfly 44 星系中暗物質的比例,天文學家利用凱克天文台的 DEIMOS(深太空星系成像的多天體光譜拍攝儀器),在 6 個夜晚的時間內,一共觀測該星系內天體的運行速度達 33.5 小時,測得 Dragonfly 44 的質量為太陽質量的 1 兆倍。

耶魯大學天文學家、該研究主要作者 Pieter van Dokkum 指出,「從天體的運行可以得知星系內物質的多寡」,Dragonfly 44 內的星體運行速度非常快,約為每秒 30 英里(48.2 公里),顯示除了星體本身的質量外,星系內還有更多未知物質的質量存在,該研究因此推論 Dragonfly 44 星系中多達 99.99% 為暗物質,只有 0.01% 為我們熟知的一般物質。

Dokkum 表示,先前天文學家們所能研究的類似(暗物質比例高)星系都相對微小許多,這次針對 Dragonfly 44 的重大發現,為科學家尋來了巨大的暗物質研究目標。

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