最近天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)沒(méi)有暗物質(zhì)的星系是出乎意料的，因?yàn)檫@種看不見(jiàn)神秘物質(zhì)是任何星系中最主要的部分，幾十年來(lái)一直認(rèn)為星系是由暗物質(zhì)主要構(gòu)成。
圖1信息及版權(quán)：P. van Dokkum et al., Nature volume 555, pages 629–632 (29 March 2018)
（圖1）完整蜻蜓長(zhǎng)焦陣列場(chǎng)大約11平方度，以NGC 1052為中心。放大圖顯示顯示了NGC 1052的圍的直接環(huán)境，NGC1052-DF2在圖中高亮顯示。這是公布中的DF2發(fā)現(xiàn)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1。
上周天文學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)NGC 1052-DF2是一個(gè)沒(méi)有暗物質(zhì)的星系。
圖2息及版權(quán)：NASA, ESA, and P. van Dokkum（耶魯大學(xué)）
（圖2）這個(gè)模糊的大型星系非常分散，天文學(xué)家稱(chēng)之為“透明星系”，因?yàn)樗鼈兛梢郧逦乜吹狡浔澈蟮倪b遠(yuǎn)星系。這個(gè)幽靈般的天體，被編錄為NGC 1052-DF2，沒(méi)有明顯的中心區(qū)域，甚至沒(méi)有螺旋星系和螺旋星系的典型特征，它看起來(lái)也不像橢圓星系。即使它球狀星團(tuán)也是古怪的：是其他星系中典型恒星星團(tuán)的兩倍。所有這些奇怪的東西都與這個(gè)星系最詭異的一面相比較：NGC 1052-DF2缺少大部分（如果不是全部）暗物質(zhì)。
雖然大多數(shù)星系的暗物質(zhì)比正常物質(zhì)多得多，但在附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的橢圓星系，卻幾乎沒(méi)有。
圖3信息及版權(quán)：亞當(dāng)座/ Mount Lemmon SkyCenter /亞利桑那大學(xué)
（圖3）巨大的橢圓星系NGC 1052（左圖）占據(jù)了它的一部分，盡管存在許多其他大型星系。在附近一個(gè)微小肉眼可見(jiàn)的超彌散星系(簡(jiǎn)稱(chēng)NGC 1052-DF2)(簡(jiǎn)稱(chēng)DF2)似乎是由正常物質(zhì)組成。
這是第一次發(fā)現(xiàn)，但并不違背理論。下面就讓我們一起來(lái)看看宇宙的五種操作：如何讓星系不存在暗物質(zhì)！
圖4信息及版權(quán)：NASA, ESA, Jean-Paul Kneib（馬賽實(shí)驗(yàn)天體物理學(xué)）et al.
（圖4）已知宇宙中速度最快的星系之一，以百分之幾的光速飛馳：數(shù)千公里/秒的速度通過(guò)星團(tuán)（并且被剝奪了氣體），使得恒星尾跡形成，而暗物質(zhì)繼續(xù)與原來(lái)的星系一起。
宇宙第一種操作：從一個(gè)星團(tuán)中剝離氣體，當(dāng)星系加速穿過(guò)星系內(nèi)的介質(zhì)時(shí)，它們的氣體可能會(huì)被剝離，在沒(méi)有暗物質(zhì)的情況下，形成新的恒星
圖5信息及版權(quán)：亞當(dāng)座/ Mount Lemmon SkyCenter /亞利桑那大學(xué)
（圖5）NGC 3561A和NGC 3561B相互碰撞并產(chǎn)生巨大的恒星尾，羽狀物，甚至可能是“噴射物”，這些物質(zhì)凝結(jié)而成為微小的“新”星系。熾熱年輕恒星發(fā)出藍(lán)色的光芒，那里是新恒星誕生形成的地方，作為大型星系團(tuán)的一部分，這種噴射物質(zhì)可能導(dǎo)致形成一個(gè)與天文學(xué)家今天所看到DF2非常相似的星系。
宇宙第二種操作：從星系合并中被逐出，當(dāng)兩個(gè)星系碰撞在一起時(shí)通常會(huì)完全融合，但有時(shí)會(huì)有噴射物質(zhì)，足夠的數(shù)量就能創(chuàng)造出一個(gè)只有重子的星系
圖6信息及版權(quán)：NASA, ESA, S. Baum and C. O'Dea (RIT), R. Perley and W. Cotton (NRAO/AUI/NSF), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
（圖6）雖然遙遠(yuǎn)的類(lèi)星體和活躍星系核可以在可見(jiàn)光/紅外光下成像，但在X射線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)電是中最好觀(guān)察射流本身和周?chē)椛?，如這里星系大力神A可能會(huì)噴出一小個(gè)星系的物質(zhì)，可能會(huì)導(dǎo)致在路徑上形成一個(gè)無(wú)暗物質(zhì)的星系或物質(zhì)團(tuán)。
宇宙第三種操作：類(lèi)星體流出，由超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動(dòng)的星系中流出物可以重新形成星系。通常情況下會(huì)產(chǎn)生矮星系，但DF2可能更大
圖7信息及版權(quán)：NASA, ESA, W. Keel（阿拉巴馬大學(xué)）, and the Galaxy Zoo Team
（圖7）哈尼天體（Hanny's Voorwerp）于2011年發(fā)現(xiàn)，是現(xiàn)在已知20多種被稱(chēng)為綠色發(fā)光氣體(因?yàn)殡婋x的氧氣)的物體的第一個(gè)，延伸到數(shù)十萬(wàn)光年外的附近星系，這種物體演化可能會(huì)創(chuàng)造出像DF2這樣的星系。
宇宙第四種操作：演化的Voorwerpjes，星系有時(shí)會(huì)有綠色發(fā)光的伴星：剝離和電離物質(zhì)
圖8信息及版權(quán)：NASA, ESA, and A. Feild (STScI)
（圖8）天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)哈尼天體（Hanny's Voorwerp）是在星系周?chē)?0萬(wàn)光年的氣體流中唯一可見(jiàn)部分。綠色Voorwerp是可見(jiàn)部分，因?yàn)閬?lái)自星系核心的強(qiáng)烈光束照亮了它，該光束來(lái)自類(lèi)星體，這是一個(gè)由黑洞驅(qū)動(dòng)的明亮而充滿(mǎn)活力一類(lèi)物質(zhì)。與另一個(gè)星系相遇給黑洞提供了能量，并從IC 2497中剝離了氣體流。
DF2可能是一種不斷演化，類(lèi)似100億年哈尼天體（Hanny's Voorwerp）的模擬（詳細(xì)可參看百科等資料）。
圖9信息及版權(quán)：ESO / L. Cal?ada
（圖9）理論上銀河系中大部分暗物質(zhì)存在于吞沒(méi)我們的廣闊光環(huán)中，或者在大尺度上引力定律是不同的。沒(méi)有暗物質(zhì)的星系可以具有與暗物質(zhì)不同的特性，但是如果暗物質(zhì)不是真實(shí)的，為什么兩個(gè)星系遵守不同的引力定律？
宇宙第五種操作：沒(méi)有暗物質(zhì)，某種程度上一些星系可能會(huì)從正常物質(zhì)中受到正常引力，而不是服從MOND（修正的牛頓動(dòng)力學(xué)）。
圖10信息及版權(quán)：Wikimedia Commons user Stefania.deluca
（圖10）三角形星系M33的延伸旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)，這些旋渦星系的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)將現(xiàn)代天體物理學(xué)的暗物質(zhì)概念引入了一般領(lǐng)域，NGC 1052-DF2非常接近虛線(xiàn)所示的曲線(xiàn)，表明缺少暗物質(zhì)。
如果所有星系都遵循相同物理定律，那么只有它們的組成成分不同，才回造成這種情況。
圖11信息及版權(quán)：The Radial Acceleration Relation in Rotationally Supported Galaxies（徑向加速度關(guān)系）, Stacy McGaugh, Federico Lelli and Jim Schombert, 2016
（圖11）觀(guān)察到的曲線(xiàn)(黑點(diǎn))和總正常物質(zhì)(藍(lán)色曲線(xiàn))以及恒星和氣體的各種組成部分，有助于星系的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)。修正后的重力和暗物質(zhì)都可以解釋這些旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)，但是一個(gè)沒(méi)有暗物質(zhì)的星系遵循著未經(jīng)修改的重力規(guī)則，現(xiàn)在挑戰(zhàn)了修正的牛頓動(dòng)力學(xué)（MOND）。
所以存在沒(méi)有暗物質(zhì)的星系預(yù)示著宇宙的暗物質(zhì)更豐富的。
博科園-科學(xué)科普｜文 / Ethan Siegel / Forbes Science / S.W.A.B
