天文学家发现第二个星系缺乏暗物质

暗物质理论（我们宇宙的一大部分以我们看不见的形式存在的观点）是现代宇宙学的基石。具有讽刺意味的是，缺乏暗物质的星系可能有助于证实这一理论。

透明星系NGC1052-DF2是一个超扩散星系，简称UDG。看到它背后的星系了吗？这是天文学家所说的第一个几乎没有暗物质的星系。现在同一支队伍又找到了一个没有暗物质的星系。

一年前，天文学家宣布他们发现了第一个已知的没有暗物质的星系。被称为NGC1052-DF2，简称DF2。这个天体距离我们650万光年，大小与我们的银河系差不多，但是它的恒星数量少了200倍。现在，同一组天文学家又回到了他们所说的DF2奇异性质的“更有力的证据”上来。此外，研究小组还表示，他们已经发现了第二个没有暗物质的星系。天文学家在两篇独立的论文中发表了他们的研究成果，天文学家们在同行评审的《天体物理学杂志快报》上发表了他们的研究成果。一项研究于2019年3月20日出版，另一项研究于3月27日出版。

耶鲁大学天文学研究生、其中一项研究的主要作者夏尼·达涅利（Shany Danieli）在一份声明中评论说：

事实上，我们看到的是一些全新的东西，这才是最吸引人的地方。没有人知道这些星系的存在，对于一个天文学专业的学生来说，世界上最好的事情就是发现一个没有人知道，甚至没有人想过的物体，无论是行星、恒星，还是星系。

当天文学家想到暗物质时，通常会想到空间物体的运动。上世纪70年代，华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institute Of Washington)的维拉·鲁宾(Vera Rubin)和肯特·福特(Kent Ford)意识到，在我们的仙女座星系(Andromeda)旁边的大型旋涡星系的外围，恒星的移动速度和中心附近的恒星一样快。这一观测显然违反了牛顿的运动定律，例如，它解释了为什么火星在轨道上的移动比地球慢(因为它离太阳更远)。于是，人们产生了这样的想法：“一些看不见的东西”必须存在于仙女座星系的可见边界之外，并由此延伸到所有星系。那就是我们所说的暗物质。

耶鲁大学的天文学家也在研究空间物体的运动。在两项新研究中的第一项，他们使用W.M.Keck天文台的Keck宇宙网络成像仪(KCWI)收集了DF2星系内球状星团的高精度测量数据。他们说，他们发现，与鲁宾和福特上世纪70年代的研究中的恒星不同，这些星系团的运动速度与星系正常物质的质量一致。

他们解释说：“如果DF2中有暗物质，那么星团的移动速度将会快得多。因此团队确认了对DF2的初始观测，其显示星系中几乎不存在暗物质。”

在第二项研究中，研究小组使用Keck天文台的低分辨率成像光谱仪(LRIS)发现了第二个没有暗物质的星系NGC1052-DF4，简称DF4。

耶鲁大学的天文学家派特·范·多克姆（Pieter van Dokkum）是DF4研究的主要作者，他说：“发现第二个几乎没有暗物质的星系和最初发现DF2一样令人兴奋。这意味着现在发现更多这些星系的机会比我们以前想象的要高。由于我们对这些星系是如何形成的没有好的想法，我希望这些发现将鼓励更多的科学家研究这一难题。”

DF2和DF4都属于一类相对较新的星系，称为超扩散星系(UDG)。它们和银河系一样大，但恒星却少了100到1000倍，使得它们看起来毛茸茸的、半透明的，因此很难观察到。

具有讽刺意味的是，这些天文学家说，这些UDG中缺少暗物质加强了暗物质理论。

他们解释说：它证明了暗物质是一种没有与“正常”物质耦合的物质，因为两者可以分开发现。这些星系的发现很难用改变大尺度引力定律的理论来解释，这些理论是对暗物质假说的替代。

该小组承认，他们的工作在2018年3月首次宣布他们的结果时，遭到了其他天文学家的批评，不相信他们的结果。

范·多克姆评论说：有时候压力有点大。一方面，这就是科学过程的工作方式；你看到了一些有趣的东西，其他人不同意，你获得了新的数据，最终你对宇宙有了更多的了解。另一方面，虽然大多数批评是建设性的和有礼貌的，但并不是所有的批评都是这样。每次有新的批评出来，我们就得争先恐后地找出是不是漏掉了什么东西。

现在，研究小组计划寻找更多这种类型的星系。达涅利正带领新墨西哥州的蜻蜓远摄阵列进行一项广域调查，以系统的方式寻找更多的例子，然后使用Keck望远镜再次观察候选对象。

她说：我们希望下一步能发现这些星系有多普遍，以及它们是否存在于宇宙的其他区域。我们想找到更多的证据来帮助我们理解这些星系的性质是如何与我们当前的理论相结合的。我们的希望是，这将使我们进一步了解我们宇宙中最大的奥秘之一--暗物质的性质。

一张用蜻蜓远摄阵列拍摄的测量图像显示了椭圆星系NGC1052(中心)范围内的物体。这些天体中有DF2(左下)和DF4(右上)；这两个星系都是大小、光度、形态、球状星团数量和速度色散相似的暗物质缺失星系。

简而言之：耶鲁大学的天文学家说，他们已经证实了2018年对一个超扩散星系(UDG)的观测，他们说这个星系几乎没有暗物质。现在他们发现了第二个缺乏暗物质的星系。

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