发现不寻常的星系违背暗物质理论

NGC 1052-DF2的天文学家团队发现第一个几乎不含暗物质的星系,他们有更有力的证据证明其怪异的性质。暗物质是一种神秘的,无形的物质,通常支配着星系的构成; 找到一个缺少暗物质的物体是前所未有的,并且完全出乎意料。

现在,范多库姆的团队不是一个,而是两个新的研究支持他们的初步观察,证明暗物质实际上可以与星系分离。团队成员包括多伦多大学天文学和天体物理学教授罗伯托·亚伯拉罕、圣何塞州立大学物理学和天文学副教授亚伦·罗曼诺夫斯基、哈佛大学天文学教授查理·康罗伊和耶鲁大学研究生夏尼·达涅利。

在第一项研究中,研究小组确认了他们对NGC 1052-DF2(简称DF2)的初步观察,这表明该星系中几乎不存在暗物质。使用WM Keck天文台的Keck宇宙网络成像仪(KCWI),他们收集了更精确的测量值,发现星系内的球状星团确实以与星系正常物质质量一致的速度运动。如果DF2中存在暗物质,则簇将移动得更快。

使用蜻蜓远摄阵列拍摄的调查图像显示椭圆星系NGC 1052(中心)场内的物体。这些物体包括DF2(左下)和DF4(右上); 两者都是暗物质不足的星系,在大小,光度,形态,球状星团数量和速度分散方面相似。

“由于其大型调查区域的结合,KCWI是独一无二的,”主要作者Danieli说。“该仪器不仅可以让我们立刻看到整个星系,它的高光谱分辨率也使我们能够准确地测量质量。世界上没有其他仪器具有这两种特性!”

在第二项研究中,该团队使用凯克天文台的低分辨率成像光谱仪(LRIS)寻找另一个没有暗物质的星系,简称为NGC 1052-DF4,简称DF4。与DF2一样,DF4属于一类相对较新的星系,称为超扩散星系(UDG)。它们与银河系一样大,但是它们的星星数量减少了100到1000倍,使它们显得蓬松和半透明,因此难以观察。

具有讽刺意味的是,这些UDG中暗物质的缺乏加强了暗物质理论。它证明暗物质是一种不与“正常”物质耦合的物质,因为两者都可以单独找到。这些星系的发现很难用在大尺度上改变引力定律的理论来解释,作为替代暗物质的假说。

当团队在2018年3月首次公布结果时,这一令人震惊的发现引起了一些批评。尽管大多数批评是建设性的,有礼貌的,而不是所有批评都是如此。每当一个新的批评出现时,我们就不得不争先恐后地弄清楚我们是否错过了什么。“Van Dokkum表示,他为自己的团队在这些艰难时刻团结一致感到自豪。他们的辛勤工作得到了回报,宇宙合作并提供更多理由寻找其他UDG,如DF2和DF4。

“我们希望接下来能够了解这些星系的共性,以及它们是否存在于宇宙的其他区域,”达涅利说。“我们希望找到更多的证据来帮助我们理解这些星系的特性如何与我们现有的理论相结合。我们希望在了解宇宙中最大的奥秘之一 黑物质的本质方面更进一步“

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