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。
去年,首次发现几乎不含有暗物质的特殊星系的消息在整个天文学界引发强烈震动去年,首次发现几乎不含有暗物质的特殊星系的消息在整个天文学界引发强烈震动

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《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——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。

暗物质(dark matter)的本质仍然没有得到解答。它们究竟是什么?暗物质(dark matter)的本质仍然没有得到解答。它们究竟是什么?

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,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。

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  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

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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