無暗物質星系挑戰星系演化理論

圖：哈勃望遠鏡中的NGC1052–DF2。Credit: NASA/ESA/P. VAN DOKKUM

暗物質是宇宙中普遍存在的神秘物質。一般而言，宇宙中的普通可見物質都會和周圍的物質發生相互作用，比如會發光或者吸收光線等等。暗物質卻比較特立獨行，它除了提供引力外，幾乎不參與其它物理過程。那麼科學家是如何知道它們的存在呢？這是因為在觀測中發現了暗物質的引力效應。觀測中發現許多星系邊緣的星體運動速度很快，超過星系中普通物質所能提供的引力，本來應當衝出星系。然而，它們都被星系牢牢抓住。因此，科學家們認為這是由於星系中存在大量暗物質提供引力抓住了這些星體。目前理論認為，暗物質在宇宙中遠多於普通物質，大約高出5倍。尤其是在普通物質密集存在的區域，例如星系和星團等等，暗物質也密集存在。

但是，2018年3月28日的《自然》雜誌上，天文學家們發布了一個令人驚訝的結果，一個編號為NGC1052–DF2的星系中幾乎沒有暗物質。研究者們正是通過測量星系邊緣的恆星團的移動速度，發現他們的速度遠低於預測值。通過比較星系中可見物質的質量，研究者們發現這個星系質量遠低於一般的星系，並且幾乎不存在任何暗物質。目前演化理論認為，宇宙初期有大量暗物質，由於這些暗物質分布不是完全均勻的，所以在局部區域產生較高的密度及強大的引力，導致可見物質逐漸凝聚形成星系。按照這個觀點，所有星系中都應當遍布暗物質。那麼為什麼NGC1052–DF2星系中沒有暗物質呢？有些研究者認為，也許是由於星系的撞擊等劇烈變化導致它的暗物質被清空。但是這個觀點目前沒有觀測證據。另一些研究者認為，這項發現說明現有的暗物質理論很可能有嚴重問題，應該嘗試修正現有的宇宙和星系演化模型。