已解开:由 99.99% 暗物质组成的奇异星系之谜

2025-06-27
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                                         用哈勃太空望远镜拍摄的超漫射星系 Dragonfly 44 的图像和放大(彩色)

目前,如果没有一种无处不在但神秘的成分,称为暗物质,就很难理解星系的形成。天文学家测量了星系周围有多少暗物质,发现它的变化是可见物质数量的 10 到 300 倍。然而,几年前,一个名为 Dragonfly 44 的非常弥散的天体的发现改变了这种看法。结果发现,这个星系的暗物质是恒星的 10,000 倍。天文学家对这一发现感到惊讶,他们努力看看这个天体是否真的是异常的,或者对观测的分析是否出了问题。现在我们有了答案。

由格罗宁根大学(荷兰)卡普特因研究所领导,加那利群岛天文研究所 (IAC) 和拉拉古纳大学 (ULL) 参与的一个国际团队发现,蜻蜓 44 周围的球状星团总数以及暗物质含量,都比早期的发现所暗示的要少得多。 这表明这个星系既不独特也不异常。结果最近发表在皇家天文学会 (MNRAS) 的月刊上。

蜻蜓 44 星系是在对后发星系团的深度调查中发现的,后发星系团是一个由数千个星系组成的星系团。从一开始,研究人员就认为这个星系很了不起,因为他们推断出的暗物质数量几乎与银河系中的暗物质数量一样多,相当于 10 亿个太阳质量。

然而,DF44 不像银河系那样包含大约 1 亿颗恒星,而是只有 1 亿颗恒星,少了一千倍。这意味着暗物质的数量是其恒星的一万倍。如果这是真的,那将是一个独特的天体,其暗物质的数量几乎是其恒星数量预期的 100 倍。

尽管如此,通过对蜻蜓 44 周围的球状星团系统的详尽分析,研究人员检测到球状星团的总数只有 20 个,暗物质的总量大约是发光物质的 300 倍,这意味着它并没有超出这类星系的正常值。

“事实上,在我们的工作中,我们只发现了 20 个球状星团,而之前声称的有 80 个,这大大减少了银河系中被认为包含的暗物质的数量,”IAC 研究员、该文章的合著者伊格纳西奥·特鲁希略 (Ignacio Trujillo) 解释说。“此外,根据我们发现的球状星团的数量,蜻蜓 44 中的暗物质数量与对此类星系的预期一致。可见物质与暗物质的比率不再是 10,000 分之 1,而是 300 分之 1,“特鲁希略补充道。

“这些年来,蜻蜓 44 一直是一个异常现象,无法用现有的星系形成模型来解释。现在我们知道之前的结果是错误的,DF44 并不特别。现在是继续前进的时候了,“Kapteyn 研究所研究员、文章第一作者 Teymoor Saifollahi 指出。

“我们的工作表明,这个星系并不那么奇异或出乎意料。这样,星系形成的模型就可以解释它,而无需修改,“另一位 IAC 研究员、球状星团专家、该文章的合著者 Michael A. Beasley 说。

球状星团的总数与星系的总质量有关。因此,如果测量球状星团的数量,就可以找到暗物质的数量,特别是当可见物质的数量只占总数的一小部分时。

“然而,对于球状星团总数与星系总质量之间的这种关系,我们没有一个物理解释。这纯粹是观察知识。这可能与恒星和球状星团本身形成的原始气体的数量有关。星系中的暗物质越多,它所含的气体就越多,“IAC 研究员、该文章的合著者 Johan H. Knapen 建议道。



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