这些“幽灵”星系已经失去了暗物质

这个故事的原始版本出现在广达杂志上。距离地球约 6500 万光年，三个星系看起来不太对劲。它们不是爆发光芒的漩涡，而是被零星星星照亮的苍白物体。耶鲁大学天体物理学家迈克尔·凯姆说：“它们有着幽灵般的外观。”这还不是他们最奇怪的事情。暗物质是将宇宙中最大的结构粘合在一起的看不见的粘合剂。它将普通的可见物质吸引向它，从而允许恒星形成并防止星系的恒星四肢飞走。 “几乎所有星系都由暗物质主导，”伦敦国王学院的理论物理学家希亚姆·巴拉吉（Shyam Balaji）说。但这三个弥漫的星系，即 DF2、DF4 和 DF9，却让天文学家感到震惊。在使用一套望远镜估算它们的质量（以恒星的运动为代表）后，研究人员发现这三颗行星都几乎没有暗物质。相反，仅仅少量的普通物质就一定形成了他们所选择的一小部分恒星。这些违反规则的星系是如何形成的？ 2026 年 6 月在《天体物理学杂志》上发表的一篇论文提供了一个潜在的解决方案。很久以前，两个常规星系发生了碰撞。它们的普通物质——气体和尘埃——旋转并凝结成块。但暗物质却直接穿过去，并继续前行，就像幽灵穿墙而过一样。宇宙堆积留下了三个新的星系，每个星系都失去了暗物质，每个星系都在努力形成新一批恒星。对于许多专家来说，这是一个令人信服的解释——最重要的是，它可能会告诉我们一些关于暗物质之谜的事情。一些科学家认为，尚未被直接探测到的暗物质可能并不存在。相反，他们提出调整我们对引力的理解可能会解释宇宙的各种特征。这些奇异的星系给这个想法泼了一盆冷水。 “这表明暗物质……不仅仅是引力的改变，”这项新研究的作者凯姆说。如果你将普通物质与暗物质分开，你会发现缺乏暗物质的星系将难以形成恒星——这就是 DF2、DF4 和 DF9 所显示的情况。正如许多人长期以来所怀疑的那样，这表明暗物质是一种物理物质。 “在某种程度上，暗物质的缺失是暗物质存在的一些证据，这很讽刺，”巴拉吉说。暗物质到底是什么？自从天文学家 Fritz Zwicky 在 20 世纪 30 年代正式提出并在 1970 年代由天文学家 Vera Rubin 进一步发展以来，宇宙学家和天体物理学家一直在提出他们的最佳候选者。它可能是一种隐形中微子吗？它可能是所谓的弱相互作用大质量粒子（WIMP）吗？有些人甚至认为它可能是像单个原子一样小、和宇宙本身一样古老的原始黑洞。 “我们不知道哪种暗物质候选者是正确的，”加州大学欧文分校的粒子物理学家丹尼尔·怀特森说。不管它是什么，目前还没有被发现。但“有很多独立的证据表明暗物质是物质。” 2018年，科学家利用夏威夷凯克天文台的观测结果估计了DF2星系的质量。他们发现它所含的暗物质比预期少 400 倍。摄影：WM Keck 天文台/Ethan Tweedie 暗物质占宇宙的 27%，占所有物质的 85%，与重力相互作用。如果仅仅依靠普通物质的引力，快速旋转星系边缘的恒星就会逃逸到太空中。仅普通物质就难以紧密地聚集在一起形成恒星。暗物质似乎也会扭曲空间本身，在称为引力透镜的过程中使物体周围的光线弯曲。伦敦大学学院的物理学家查姆考尔·加格（Chamkaur Ghag）说：“如果没有暗物质，你就不会得到星系。” “有没有一种方法可以在没有暗物质的情况下演化出星系？我们的理解是否定的。”因此，当 2018 年发现 DF2 时，天文学家还不太清楚如何理解它。该星系的大小与银河系大致相同，但恒星数量少了200倍，因此要暗得多。出于怀疑，科学家们利用夏威夷的凯克天文台追踪这些恒星的运动，以估计星系的总质量。他们发现，即使对于这样一个缺乏恒星的星系，它的质量也很轻：它所含的暗物质似乎最多比他们预期的少 400 倍，这使得 DF2 成为有史以来发现的第一个缺乏暗物质的星系。 2019年，他们观测到了另一个缺乏暗物质的幻影星系DF4。 2026 年，科学家宣布第三个 DF9 已加入该俱乐部。它的质量大约相当于一亿个太阳，这与只有普通物质是一致的。如果也是包的话