巨型之謎：這個巨大的星系似乎沒有暗物質

根據(jù)我們主要的宇宙學模型，暗物質約占宇宙質量的85%。

雖然正在進行的研究這種神秘的、看不見的質量的努力沒有產(chǎn)生直接的證據(jù)，但天體物理學家已經(jīng)能夠通過觀察來衡量它的影響。暗物質暈,引力透鏡，以及廣義相對論在大規(guī)模宇宙結構上。

在歐空局的歐幾里得和美國宇航局的南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡等下一代任務的幫助下，暗物質可能不再是一個謎！

然后出現(xiàn)了這樣的事情：一個巨大的星系，似乎很少或沒有暗物質！這正是由加那利群島天文研究所（IAC）成員領導的天文學家團隊在觀測NGC 1277時注意到的。

這個透鏡星系位于英仙座，距離地球2.4億光年，質量是銀河系的幾倍。

這是第一次發(fā)現(xiàn)一個沒有暗物質跡象的大質量星系，這對我們目前的宇宙學模型是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。

該研究由以下人員領導塞巴斯蒂安·科梅隆，拉古納大學（ULL）的河外天文學家，IAC，以及厚盤考古學（ArcThick）協(xié)作。

來自國家天文研究所、電學和電學研究所（INAOE）、國家科學與技術委員會、烏克蘭國家科學院、宇宙科學研究所（IPARCOS）、馬克斯普朗克天文學研究所（MPA）和多所大學的研究人員也加入了他的行列。描述他們發(fā)現(xiàn)的論文最近發(fā)表在雜志上天文學與天體物理學.

根據(jù)標準型號宇宙學 – 又名。這λ冷暗物質（ΛCDM）模型 - 暗物質在宇宙的形成和演化中發(fā)揮了內在的作用（現(xiàn)在仍然如此）。

從理論上講，這種看不見的質量在大爆炸并形成光暈，將中性氫氣吸引到旋渦盤中。這種氣體被拉入越來越密集的云中，觸發(fā)了第一批恒星和星系的形成。

今天，DM是所有大質量星系的主要組成部分，并且通過它們的旋轉曲線，它們產(chǎn)生的透鏡以及它們與周圍恒星和星系際介質（IGM）的相互作用來證明。

然而，當研究小組測量NGC 1277的質量分布時，他們只觀察到了恒星的分布。由此，他們推斷，在觀測半徑內，DM不能占星系質量的5%以上 - 盡管他們的觀察表明可能根本沒有DM。正如科梅隆在最近的一篇中解釋的那樣英華航空新聞稿:

“這一結果不符合目前公認的宇宙學模型，其中包括暗物質。遺物星系在幫助我們了解第一個星系如何形成方面的重要性是我們決定用積分場光譜儀觀察NGC 1277的原因。根據(jù)光譜，我們制作了運動學圖，使我們能夠計算出星系內半徑約為20，000光年的物質分布。

在他們的論文中，該團隊將NGC 1277描述為原型“遺物星系”，這是一種非常罕見的不與鄰近星系相互作用的類別。這些星系被認為是大爆炸后不久形成的巨型星系的殘余物。

然而，ΛCDM模型預測，DM應該至少占NGC 1277質量星系的10%，對于這種特殊類型，最多占70%。說共同作者Anna Ferré-Mateu是IAC和ULL的研究員，對這種差異有兩種可能的解釋：

“一個是與星系團內周圍介質的引力相互作用已經(jīng)剝離了暗物質。另一種是，當星系由原星系碎片合并形成時，暗物質被趕出了系統(tǒng)，從而產(chǎn)生了遺物星系。

然而，就團隊而言，這兩種解釋都不完全令人滿意。

在不久的將來，該團隊計劃通過與WHT 增強型區(qū)域速度瀏覽器（WEAVE）儀器上的威廉·赫歇爾望遠鏡（WHT），位于拉帕爾馬島上的羅克德洛斯穆查喬斯天文臺。

如果WEAVE的速度測量應該證實NGC 1277沒有DM，那么它可能會對其他理論產(chǎn)生嚴重懷疑 - 例如修正牛頓動力學（MOND）。說特魯希略：

“觀測結果和我們預期之間的差異是一個難題，甚至可能是標準模型的挑戰(zhàn)。雖然特定星系中的暗物質可以丟失，但修改后的引力定律必須是普遍的，它不能有例外，所以一個沒有暗物質的星系是對這種暗物質替代品的反駁。

這些觀測結果也可以揭示銀河系特別巨大的。超大質量黑洞（SMBH），大約是170億太陽質量，是人馬座A*（銀河系中心的SMBH）的4，250倍。

根據(jù)一些天文學家的說法，黑洞可能是DM的來源，由早期宇宙中DM光環(huán)的崩潰.還有奧秘暗物質星系，就像奇怪的案例快速 J0139+4328，幾乎完全由DM組成。

下一代任務，如歐幾里得和南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡還將通過檢查自大爆炸以來宇宙的膨脹來提供新的見解。這些觀測旨在測量暗物質的影響（和暗能量）在最大的宇宙尺度上。

這些和其他研究的結果將通過揭示一個神秘的不可見質量存在或我們對引力的理解（如廣義相對論所描述）需要修改來解決正在進行的辯論。

本文最初發(fā)表于今日宇宙.閱讀原文.

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