天文學家發現第二個不含暗物質的星系
去年,天文學家發現了一個幾乎沒有暗物質存在的星系,這個消息引起了許多研究人員的興趣,同時也引起了一些懷疑。美國耶魯大學天文學教授彼得·范·杜根(Pieter van Dokkum)說:「如果只有一個目標,我的內心就不禁懷疑,『萬一我們錯了呢?』但是我們的團隊做了所有能想到的暗物質檢測。」
一項新研究顯示,去年的發表白硏究應該是正確,杜根團隊證實了這個位於六千萬光年以外的星系NGC 1052-DF2(簡稱DF2)幾乎沒有可辨別的暗物質。此外,他們又發現了一個缺乏暗物質的星系NGC1052-DF4,簡稱為DF4。綜合來看,DF2及DF4過去應是一個更大且未知的星系群中的一部分,而這些獨立出來的星系似乎已經從暗物質的束縛中解放出來,這項新研究可能對目前的主流星系形成及演化理論產生重大影響。
DF2及DF4星系屬於一個相對較新的類別,又稱做超稀疏星系(Ultra diffuse galaxy,簡稱UDG),它們的大小與銀河系相當,但是恆星數量卻少了數百至數千倍,這意味著你雖然往該星系的方向看去,卻以為它不存在,所以非常難以查覺此類星系的存在。從研究團隊的觀測資料中,確定了該星系內部的十個球狀星團,並發現它們的移動速度比預期慢了三倍,這表示DF2中的暗物質基本上不存在。如果該星系含有暗物質,則移動速度就不會這麼慢。
雖然僅以兩個星系為樣本,目前還很難得出全面性的結論,但是透過證明這些不含暗物質的星系,反證了其它星系存在暗物質的可能性。因為暗物質的影響在除了DF2及DF4之外的所有已知星系中都很明顯,研究團隊認為暗物質一定是一種有形的物質,可以與一般物質分離,同時也說明了暗物質的替代理論,如修正牛頓力學的錯誤。
【圖:美國太空總署;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》