周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏
周三 · 风月同天|周四 · 观测指南
周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 天象预报
原作：Robert Lea
翻译：向艺文
校译：牧夫天文校对组
美编：陈玮菁
后台：李子琦
原文链接：https://www.space.com/galaxy-no-dark-matter-cosmic-puzzle
图中显示的是暗物质的光环包裹着的传统星系和缺乏暗物质的NGC1277星系（NGC 1277是在天球上位于英仙座的透镜状星系。该星系是英仙座星系团的成员，距离银河系约7300万秒差距或2.2亿光年。该星系的视星等14.7。1875年12月4日，天文学家劳伦斯·帕森思，第四代罗斯伯爵发现NGC 1277）。(图片出处: Gabriel Pérez Díaz (IAC).NGC 1277星系的图像:NASA, ESA, and M. Beasley (IAC)；ESO 325-G004的图像: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (华盛顿州立大学))
我们发现了一个没有暗物质的大质量星系，这个结果将会质疑我们关于宇宙演化的看法。
暗物质占宇宙物质的85%左右，但在英仙座星系团的NGC 1277星系中似乎不存在暗物质。NGC 1277星系距离地球2.4亿光年，大小与银河系相当，是我们首次发现的不具有暗物质的恒星、行星、尘埃和气体的集合。
“这一结果与目前接受的包含暗物质的宇宙学模型不符。”该发现的负责人和拉古纳大学的研究员Sebastién Comerón在一份陈述报告中说。
暗物质实际上是看不见的，它不像构成恒星、行星和我们日常物质那样与光相互作用。但是，我们可以通过引力的相互作用推断出来它们的存在。天文学家最初是在观察大质量星系快速旋转时假想出存在暗物质，他们发现大质量星系旋转如此之快，如果不受引力的影响，没有一些看不见的物质将它们聚集起来，这些大质量星系会分离。
科学家们基于事实得出了理论：所有大质量星系都包裹在暗物质中，这已经成为星系进化发展理论中，一个重要的假设。但是一个没有暗物质的星系的发现，似乎挑战了这个假设。
存在反常态的遗迹星系
仔细观察宇宙的遗迹，NGC 1277星系在众多星系中是不寻常的，因为它与周围的星系没有一点联系。像这样的星系被认为是在宇宙早期遗留下来的。像这样遗留的星系对帮助天文学家了解星系最初是如何形成的有重大的意义。
为了协助研究，Comerón和同事们用一种叫做积分视场光谱仪的仪器观测了遗迹星系NGC 1277。这使他们能够绘制出星系的运动图，并确定其质量及其分布。
研究结果表明，NGC 1277星系的总质量分布（应该包括暗物质）与其日常物质的质量分布是一样的，也就是恒星、尘埃、气体和行星。这意味着在星系的半径范围内，暗物质的含量不可能超过5%，但这些发现更符合NGC 1277星系完全没有暗物质的事实。
这是令人惊讶的，因为目前最受欢迎的宇宙演化模型，包括宇宙学的标准模型，都表明NGC 1277星系本应是由10%到70%的暗物质组成的。
研究小组成员、拉古纳大学研究员伊格纳西奥·特鲁希略说:“观察结果与我们的预期之间存在差异，这是一个谜，甚至可能挑战宇宙标准模型。”
哈勃望远镜对NGC 1277星系的放大图，它位于英仙座星系团的中心附近，距离地球2.4亿光年。英仙座星系团有1000多个星系。(图片来源:M. Beasley(Instituto de Astrofisica de Canarias)/P。Kehusma / NASA / ESA)
遗留星系的暗物质将何去何从？
研究这一发现的科学家对于NGC 1277 星系在暗物质问题上为什么如此与众不同有一些见解。
研究小组成员、拉古纳大学的研究员Anna Ferré-Mateu说:“一种可能是，在这个星系所在的星系团中，与周围介质的引力相互作用剥离了暗物质。”另一种说法是，当原星系碎片合并形成星系时，暗物质从星系中分离，遗迹星系就产生了。”
研究团队对这两种解释都不完全满意，因此，他们将继续使用位于拉帕尔马加那利岛上罗克·德·洛斯·穆乔斯天文台的威廉·赫歇尔望远镜(WHT)研究NGC 1277星系。
如果这些未来的调查证实这个遗迹星系缺乏宇宙中最神秘的物质形式，科学家们认为这不会完全挑战暗物质的存在。相反，该团队认为它将挑战暗物质模型的替代方案，即所谓的修正引力理论。
“虽然特定星系中的暗物质可能会消失，但修改后的引力定律必须是普遍存在的；没有例外，”特鲁希略说。“因此，一个没有暗物质的星系是对这种暗物质替代品的反驳。”
不过，Comerón承认，确凿的答案还需要等待。这位科学家总结道:“没有暗物质的大质量星系是如何形成的，这仍然是一个谜。”
责任编辑：陈玮菁
牧夫新媒体编辑部
谢谢阅读
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
IC 4628 斑节虾星云
图片来源&版权所有：Daniel Stern