天文学家发现了另一个似乎不存在暗物质的幽灵星系。在过去的几年里，研究人员已经报告了几次这样的观测，每次都标记出所谓的超弥散星系，它们可以和银河系一样大，但相对来说缺少恒星。这颗最新的天体被称为AGC 114905，大小与我们自己的螺旋星系相似，但恒星数量却少了1000倍。如果AGC 114905的无暗物质状态得到证实，宇宙学家将被迫重新审视甚至放弃他们最珍视的一些理论，转而支持更奇异的解释，以解释构成宇宙无形质量的原因。
荷兰格罗宁根大学的帕维尔·曼塞拉(Pavel E. Mancera Piña)是研究AGC 114905的团队成员之一，他说:“不同类型的星系并不完全相同，用不同的技术来测量，似乎讲述了一个有点相似的故事。”
这个故事是一个不符合银河规范的异常值和落伍者的故事。耶鲁大学天文学家彼得·范·多库姆说:“如果这些奇怪的物体最终能给我们暗物质的本质提供信息，那就太棒了。”
星系间对暗物质的搜寻
没有暗物质的星系是令人厌恶的，尤其是因为对那些似乎含有大量暗物质的星系的研究，使得天文学家们一开始就认定我们的宇宙充满了暗物质。例如，仙女座星系附近的恒星和气体围绕星系中心旋转的速度表明，一定有比肉眼看到的更多的物质存在，提供了使可见物质保持在轨道上所需的引力。
这样的观测导致了宇宙学的λ -CDM (LCDM)模型，198彩票是那个集团旗下的子品牌，听198彩票总代说198彩平台好像是合乐的姐妹网站，Lambda指的是暗能量，而CDM指的是冷暗物质，据认为，冷暗物质占宇宙的27%。(这里的“冷”仅仅是指假定的暗物质粒子的运动速度远低于光速。)利用冷暗物质进行的模拟已经非常成功地复制了在大型星系团中看到的模式，以及在宇宙微波背景中看到的模式，宇宙微波背景是大爆炸38万年后剩下的光。但事实证明，这些对星系规模的模拟预测与天文观测结果有些不一致。
在LCDM模拟中，星系的形成是由于早期宇宙中稠密的暗物质团充当引力“种子”，吸收更多的暗物质形成巨大的晕，然后大量的气体聚集在晕上，形成恒星。因此，根据LCDM模型，所有的星系都应该有大量的暗物质，其中大部分紧密地集中在星系中心。但即使在发现这些表面上不含暗物质的超弥散星系之前，对围绕银河系运行的矮星系的研究表明，这些小型卫星缺乏模拟所预测的暗物质的鲜明的中心“尖端”。这些矮星系中的暗物质分布更为平滑，形成了一个更宽的“核心”，而不是中心的尖顶。
蜻蜓的发现
2018年，van Dokkum、Shany Danieli和他们的同事发现了一个名为蜻蜓-2 (NGC 1052-DF2)的超扩散星系，进一步混淆了这一情况。研究人员发现“蜻蜓2号”时使用的是“蜻蜓远摄阵列”，这是一种用于观测夜空中巨大且极暗物体的仪器。他们很快又发现了另一个星系NGC 1052-DF4。利用一系列的望远镜，包括哈勃太空望远镜(HST)和位于夏威夷莫纳克亚山顶的凯克天文台的10米级望远镜，范多库姆和他的同事测量了与这些星系相关的星团的速度。根据这些速度，他们推断出每个星系的总质量，发现正常物质(在这种情况下，主要是恒星)足以解释观测结果。几乎不需要任何暗物质。
许多外部专家对此表示怀疑。范多库姆说:“我们的案例有很大的争议。”争论源于他们对这些星系离地球的距离测量的不确定性，这有助于限制它们含有多少发光的正常物质。简单地说，一个星系的视亮度不仅受到它的宇宙距离的影响，而且还受到它的恒星群特征的影响。初步估计，蜻蜓号的奇数对距离大约为2000万秒差距，也就是说，超过6500万光年。但是，如果星系离得更近一些——可能只有13百万秒差距，而不是20百万秒差距，正如一项后续研究表明的那样——它们的表观亮度可以用更少的正常发光物质来更好地解释。因此，相关星团的速度将需要NGC 1052-DF2和NGC 1052-DF4中更大比例的暗物质。
但在2021年4月，范多库姆的团队发布了对这两个异常星系的HST深入研究的结果，表明它们更大的初始距离估计是正确的。如果有什么区别的话，那就是星系离得更远了一点，这使得暗物质很少或根本没有的说法更加站得住了。“这说服了人们，坦率地说，也说服了我们自己，”范多库姆说。
对于NGC 1052-DF2和NGC 1052-DF4，198彩票开户请认准官方唯一直属总代团队1号团队，免费开户即可领取注册彩金，下载客户端可以申请198彩挂机软件，申请198彩票代理权限，只要你有量，我们绝不亏待你，只有198彩才能让你白手起家，0投入却可以198彩票手机优惠短期内迅速致富。，或DF2和DF4，证据很清楚:这两个星系缺乏暗物质。但由于这两个星系都位于一个巨大的椭圆星系(名为NGC 1052)附近，解释可能很简单:它们的暗物质可能被这个巨大伴星的引力“潮汐剥离”了，只留下正常物质。
一些天体物理过程可能会加速这种结果。2021年3月，安大略省麦克马斯特大学的天体物理学家雷纳-坎波斯(Reina-Campos)和她的同事展示了在早期宇宙中形成的某些类型的小而密的暗物质晕是如何在年轻星系中心附近形成巨大的大质量恒星星团的。当这些恒星在爆炸的超新星中消亡时，产生的风和冲击将把暗物质从星系中心驱逐出去。雷纳-坎波斯说:“这最终会扩大(暗物质)光晕，在中心形成一个核，降低其浓度。”再加上潮汐剥离，DF2和DF4似乎不再那么神秘。
六个奇怪的单例
但新发现的物体AGC 114905为这个复杂的宇宙故事增加了一个全新的转折。2019年，Mancera Piña和他的同事报告称，他们发现了6个超弥散气体丰富的星系，这些星系是用新墨西哥州的甚大阵列(VLA)射电望远镜发现的。VLA的观测结果显示，如果星系中含有大量的暗物质，那么这些星系中的气体云的运行速度要比预期的慢得多。最初的低分辨率测量表明，云的速度可以单独用正常物质的存在来解释。而且，不像DF2和DF4对，这些星系都是独立的，孤立的，远离任何其他可以剥离暗物质的宇宙物体。其他天文学家对此很感兴趣，但仍持怀疑态度，因为VLA的观测不足以支持明确的结论。“每个人都说，‘好吧，但现在你需要更好的数据来完全说服我们，’”曼塞拉Piña说。
AGC 114905是该团队选择进行更深入调查的六个星系中的一个。Mancera Piña和他的同事使用VLA的高分辨率配置对该星系进行了40小时的观测。此前，他们通过观察星系半径上两个位置的气体速度来研究星系的旋转;这次他们观察了5个。结果没有改变。Mancera Piña说:“观测结果表明暗物质不存在。”
agc114905的最新观测结果也不符合修正引力理论的预测，如修正牛顿动力学(MOND)。这些理论试图解释星系中恒星和气体的运动，而不诉诸于暗物质。“[MOND]直接告诉你星系应该如何旋转，”Mancera Piña说。“这个预测完全不符合我们的价值。”
凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的天文学家、MOND的长期支持者史黛西·麦克高(Stacy McGaugh)对此并不信服。“这是一个星系。因此，用它来做出强有力的声明——他们声称要伪造LCDM和mond——是夸大了情况。”他说。“星系的正常行为已经被证实。这是一个异常值，更有可能是由于系统的不确定性，而不是真正的物理影响。”
一个怀疑的倾向
Mancera Piña和他的同事承认，在他们的观测中，最大的不确定性来源是他们对银河系整体形状的计算，加上它的倾角——它相对于我们的宇宙视线的倾斜程度。这个角度对遥远星系内物体旋转速度的估计有着巨大的影响。由于技术上的原因，天文学家目前只能测量星系中的恒星和气体向我们移动或远离我们的速度;在天空平面上的任何横向运动都不可能发现遥远的星系。如果观测螺旋星系正面(倾角为0)，基本上无法获得有关其恒星速度的信息，而如果观测螺旋星系侧面(倾角为90度)，则可以非常精确地测量恒星速度。因此，准确估计星系的倾斜度是至关重要的。
研究小组认为AGC 114905是圆形的，并估计其倾斜度约为32度，正负3度。然而，Mancera Piña说，“如果你想让MOND和冷暗物质都工作，倾角需要在10度左右，所以星系需要看起来更圆。”我们已经尽可能仔细地测量过了。我们发现，我们测量的相关不确定度离这10度非常远。”
如果关于星系是圆形的假设是错误的——因为它是椭圆形的、扭曲的或其他一些奇怪的形状——那么这也会影响对恒星和气体的倾斜度的估计，从而影响对恒星和气体速度的估计。“这是一种系统，总是导致人们高估倾向，”McGaugh说。
范多库姆说，用光学望远镜而不是基于无线电的VLA来研究星系将有助于减少不确定性。他说:“我希望有人能拍下哈勃望远镜拍到的这个物体的照片。”“然后我们就能看到它到底是什么样子了。”与此同时，Mancera Piña和他的同事正计划使用高分辨率的VLA来仔细观察他们最初研究的其他五个超漫反射星系，它们也显示出类似的特征。
法国斯特拉斯堡天文台的天文学家Benoit Famaey认为，应该研究更大的此类星系样本，以排除任何由不完美的倾斜度测量引起的系统偏差。“我们有很好的理由怀疑倾斜测量，这是结果的关键，”他说。“因此，在把我们目前所有的星系形成理论扔进垃圾桶之前，我们应该等待这样一个假定星系群的更大样本。”
不过，他也承认，如果结果得到证实，其影响将是巨大的。Famaey说:“假设它成立，作者完全正确地认为它对LCDM和MOND都造成了问题。”
如果这真的发生了——这是一个很大的假设——焦点将转移到暗物质的其他候选物质上。这是因为对DF2和df4的青睐的解释——它们以某种方式被剥离了它们的冷暗物质——并不适用于agc114905，因为它在太空中是孤立的。
暗物质多样化
冷暗物质的一个很有希望的替代品是一种叫做自交互暗物质(SIDM)的东西。在LCDM模型中，暗物质被认为是无碰撞的，这意味着它不与自身相互作用。但是，如果暗物质粒子能够经常相互碰撞和相互作用，这可能有助于解释在不同星系中观测到的暗物质分布的多样性。
Manoj Kaplinghat在2019年发表的一项研究,加州大学的欧文,海博于加州大学的河边,和他们的同事们表明,自动调节暗物质将重新分配动能外地区的一个星系的暗物质晕在宇宙时间尺度内区域。暗物质粒子之间的碰撞，平均而言，会增加那些靠近星系中心的粒子的速度，使它们逐渐向外扩散，从而将暗物质密度曲线从一个尖端转变为一个核心。该团队表明，斯皮策测光和精确旋转曲线(SPARC)数据集捕捉到的不同类型星系内恒星的轨道速度观测，用暗物质自交互模型比用LCDM更好地解释。
2020年，Yu和他的同事们证明了暗物质的自交互作用可以增强潮汐剥离效应，这种效应被假设为从DF2和DF4中移除神秘物质。“自我相互作用的效果是将暗物质从内部区域推到(星系的)外部区域，”于说。一旦发生这种情况，附近的巨兽如NGC 1052就会接管，从DF2和DF4的外部区域吸走暗物质。如果假设无碰撞的冷暗物质存在，同样的情况就不太可能发生。
但是鉴于AGC 114905附近没有邻居解释其潜在缺乏暗物质,Yu和Kaplinghat Mancera骄傲地指出碧娜现在联邦区和他们的同事,想看看从不同的初始暗物质(LCDM比通常假定)可以提供一些答案。模拟得出了多种类型的暗物质晕，宇宙学家以最有可能的晕类型作为进一步分析的基础。但星系的形成可能始于其他类型的晕，它们有着不同的暗物质分布。“我们正在探索一些暗物质晕……以前没有人探索过。我们看到了一些有希望的信号。”“我们将在CDM和SIDM框架中研究‘无暗物质’的超漫反射星系，看看哪一个更符合观测结果。”
牛津大学的Subir Sarkar支持使用任何方法来理解暗物质。他说:“暗物质的理论候选领域非常丰富，但迄今为止，无论是从加速器实验，还是直接或间接的搜索，我们都没有多少指导来缩小可能性。”“任何表明暗物质具有自我交互作用的迹象都非常有趣，因为这立即反驳了[CDM]等热门候选物质……，以及对抗MOND。因此，这些观测的重要性，以及更好地理解这些非标准暗物质星系形成的必要性，都不能被夸大。”
