科学家可能发现了一个巨大的无星星系

有些星系似乎含有形成恒星所需的所有成分，但几乎无法产生任何成分。多年来，科学家们一直对其中的原因感到困惑。最近的研究结果表明，这些“暗星系”——即含有气体和暗物质但很少或没有恒星的星系——可能潜伏在整个宇宙中。找到它们可以帮助天文学家了解为什么有些星系会形成恒星，而另一些星系却保持黑暗，并测试星系形成的最佳模型。研究人员最成功的宇宙模型被称为 Lambda-CDM，它假设存在两种看不见的成分：暗能量（被认为是驱动宇宙加速膨胀的神秘属性）以及冷暗物质（物理学家认为一种假设物质约占宇宙物质的 85%）。根据该模型，暗物质团块（称为晕）为星系的形成和生长提供了引力支架。气体聚集在这些光晕内，最终冷却并坍缩形成恒星。但天文学家仍在试图理解为什么这个过程似乎发生在一些光晕中，而不是其他光晕中。一种可能性是，有些恒星含有大量氢气，但形成的恒星却很少。这将使它们极难被发现。现在，研究人员已经找到了这种黑暗星系的一个有希望的候选者，并将他们的发现发表在《皇家天文学会月刊》上。这个被称为 AGC 322753 的天体含有大约 20 亿倍太阳质量的氢，但似乎没有恒星，尽管研究人员指出它太大了，不可能完全没有恒星。然而，如果得到证实，它将是一个异常巨大的无恒星星系的例子。澳大利亚斯威本科技大学的研究人员通过比较现有的两次射电勘测的观测结果得出了这一发现，其中一项是由波多黎各阿雷西博天文台进行的，另一项是由中国五百米口径球面射电望远镜进行的。两台望远镜都观测到了巨大的氢云。尽管其他研究人员在过去十年中已经确定了几个暗星系候选者，但这个星系之所以脱颖而出还有另一个原因：它可能正在旋转。氢气发射具有特征波长的无线电波，当气体向地球移动时，该波长会缩短；当气体远离地球时，该波长会延伸。来自 AGC 322753 的信号显示出两个不同的峰值，表明气体云的一侧正在向我们移动，而另一侧正在后退。这可能意味着气体已经形成一个有组织的旋转结构，就像普通星系中的圆盘一样，尽管显然没有形成恒星。 “理论模型和模拟向我们表明暗星系不应该旋转，所以这非常有趣，”斯威本科技大学这项研究的作者马可·莫纳奇说。如果 AGC 322753 确实是一个没有恒星的旋转圆盘，天文学家将不得不解释气体如何组织成这样的结构而不产生恒星。这并不是唯一的谜题。大多数星系形成模型都预测，含有如此多氢的云应该至少形成一些恒星，因为其最密集的斑块在自身重力作用下塌陷并点燃。该论文的合著者认为 AGC 322753 完全不包含恒星的可能性很小。因此，他们认为它可能包含太微弱而看不见的恒星——一个“几乎黑暗”的星系。如果是这样，它们确实非常微弱，因为即使是来自 DESI 传统成像巡天的深度光学图像（该巡天寻找星光而不是射电望远镜探测到的氢气）也没有发现任何东西。据此，研究小组估计 AGC322753 中的氢质量至少是恒星质量的 40 倍，这引发了关于到底是什么抑制了恒星形成的问题。但还需要进一步的观测，例如新墨西哥州无线电天线网络甚大阵列所做的观测，以确认 AGC 322573 是否真的是一个黑暗或几乎黑暗的星系。 “进一步了解它确实是目前至关重要的下一步。这很有趣，我想了解更多，”国家射电天文台的罗伯特·明钦说。明钦知道这些信号有多么误导性。他参与了 VIRGOHI21 的发现，这是 2000 年代初发现的一个暗星系候选者，后来被重新解释为通过重力从附近星系拉出的长氢气流，称为潮汐尾。像这样被撕裂的气体可以保留其一些原始运动并模仿旋转的特征，因此 Minchin 表示，需要更多的观测来排除 AGC 322753 的相同解释。然而，附近没有明显的星系可能来自它。布拉格捷克科学院天文研究所的天文学家里斯·泰勒表示，潮汐碎片不太可能解释这些观测结果。通过这样的过程再现候选暗星系独特的双峰轮廓“在技术上是有难度的”。