發現第二個無暗物質填充的星系,反而加強暗物質理論

作者 | 發布日期 2019 年 04 月 01 日 14:14 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly


搜出一個不含暗物質的星系會令天文學家感到惶恐,所以去年,耶魯大學團隊發現第一個幾乎沒有暗物質的星系時,有人喝采,也有人批判哪裡出錯。現在,兩項新研究不只驗證了第一個星系真的沒有暗物質,還加碼發現第二個同樣沒有暗物質存在的星系,並且團隊指出,這些研究反而強化暗物質理論的正確性。

去年,耶魯大學天文學家 Pieter van Dokkum 領導的團隊發現史上第一個沒有暗物質的星系 NGC1052-DF2(簡稱 DF2),論文一出就引來高度爭議,天文學家們既驚訝又懷疑,甚至有些人出言不遜,因為暗物質是星系動力學不可或缺的內容物。Pieter van Dokkum 說,雖然大多數批評都客氣有禮且具邏輯建設性,但總有一些不怎麼友善,每當此時,研究人員就會很緊張的回頭看看是否錯過什麼。

確實,放眼全宇宙至今只找出這麼一個獨特的物體,就算團隊反覆檢查數據,心裡仍難免會有一道小小的聲音冒出:「萬一真的是我們算錯了怎麼辦?萬一這只是我們不了解宇宙而誤以為很特別的物體怎麼辦?」

現在同團隊發表在《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)的最新兩篇論文證明他們沒有算錯。

第一篇論文使用凱克天文台(W.M. Keck Observatory)的凱克宇宙網狀結構攝影機(Keck Cosmic Web Imager,KWI),收集更新、更詳細的數據重新檢查 NGC1052-DF2 星系的球狀星團移動速度,結論確定與去年研究一致,即該星系幾乎不含暗物質,假如該星系含有暗物質,則球狀星團移動速度應該會更快。

第二篇論文使用凱克天文台的低分辨率成像光譜儀(LRIS),加碼發現了第二個同樣不含暗物質的星系 NGC 1052-DF4(簡稱 DF4),證明 NGC1052-DF2 並不是唯一特例,宇宙中一定還有超乎想像的無暗物質星系數量在等著挖掘。

(Source:凱克天文台

與 NGC1052-DF2 星系一樣,NGC 1052-DF4 在分類上也屬於超稀疏星系(ultra-diffuse galaxy,UDG),它們與銀河系差不多大,但恆星數量少了 100~1,000 倍。團隊指出,將或許將來我們可以更系統性地搜尋這些不含暗物質的星系,比如利用他們設計的蜻蜓遠距陣列(Dragonfly Telephoto Array)望遠鏡。

而目前,雖然我們只有兩個無暗物質星系的樣本,還無法提供很全面的結論,但團隊指出,超稀疏星系缺乏暗物質反而強化了暗物質理論,因為它證明暗物質不與一般物質耦合作用,並且可以被單獨發現;這項研究也再次與那些暗物質替代理論相抗衡,比如修正牛頓理論(MOND)。

(首圖為第一個發現不含暗物質的星系 NGC 1052-DF2,來源:耶魯大學

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