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科学家发现第二例不含暗物质星系:或揭开其本质之谜

2019-05-14 08:32:59    来源:新浪科技    编辑:安然    浏览量:

  暗物质是人类目前已知宇宙中最为神秘,含量也最为丰富的一类物质,它构成了我们所知宇宙物质组成中的主要部分。

  在宇宙中,几乎每一个星系中都会含有大量的暗物质存在。但是,在去年,科学家们发现了第一个暗物质含量很少,或者几乎就不含有暗物质的特殊星系,而最近,美国耶鲁大学的天文学家们又找到了第二例这样的案例。相关研究论文发表在了近期出版的《天体物理学报》上。

  去年发现首个此类星系时,当时的项目团队成员,耶鲁大学科学家皮特·多科姆(Pieter van Dokkum)表示:“我们一直认为每一个星系都含有暗物质,甚至暗物质的存在可能正是星系之所以可以形成的原因之一。这种看不见摸不着的神秘物质时任何星系中占据主导地位的存在。因此,你可以想象,找到一个几乎不含有暗物质的星系是让人感到意外的。”他指出:“这一发现对长期以来关于星系如何形成的理论构成了挑战,并且暗示暗物质的存在是真实的:它们可以与星系中的其他物质成分分离开。”

  与去年发现的首个此类星系一样,这次发现的编号为DF4的特殊星系也属于所谓“超弥散星系”(UDG),即其内部所含恒星的数量相比银河系要少100~1000倍。

  美国哈佛大学天文学教授珊妮·达涅里(Shany Danieli)是最早留意到这个星系不同寻常的人,她在两年之前就开始注意到这个星系。她说:“发现某种全新事物的感觉真的太棒了。” 她说:“没有人知道这样的星系竟然可以存在,而作为一个天文专业的学生,你最大的幸运就是能够发现一个没有人知道的全新的天体——不管它是一个行星,一个恒星,或是一个星系。”

  这两个特别星系的发现让人感到惊喜和意外,同时也为一场关于这样的星系是否可以存在的争论画上了句号。

  人类最早注意到暗物质的存在,同时也是暗物质存在最主要的直观表现之一,就是几乎所有星系的外侧部分,那里的恒星运动速度太快了——按照牛顿万有引力规律,距离星系核心越远,受到的引力作用越弱,因此越靠近星系边缘的恒星应该运行速度会越慢才对,就像地球公转速度要比火星快,或者木星转的要比土星快是一样的道理。但在星系中,科学家们惊讶的发现,那些位于边缘的恒星的公转速度几乎和内部的恒星一样快!这似乎违反了牛顿的引力定律。

  对此给出的一项解释是:在这些星系的外部边缘存在着一种看不到,但同样具有质量,因而可以产生引力效应的神秘物质,即所谓“暗物质”。正是这些神秘物质所施加的引力影响,加速了星系边缘恒星的运动速度。

  但是,此次发现的两个特殊星系的特别之处,正是其边缘区域恒星的运动速度并未表现出这种异常。

  但是,有意思的地方就在于,在这几个星系中,暗物质似乎不存在;但是这种不存在却反过来恰恰证明了宇宙中暗物质的存在是真实的,而不是幻觉。因为它表明暗物质并非一种与“正常”物质相混淆的存在,相反,它是独立存在的,可以与“正常”物质分离开的。

  接下来,项目团队还将继续致力于搜寻更多的相似案例,从而帮助加深我们对于此类现象的理解,或许这也将有助于早日解开暗物质本质的终极谜团。(晨风)


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