暗物质没有了?这是什么情况~

鹤岗汽车网 2019-05-15

天文学家一般认为暗物质是星系形成的关键。而最新刊登于《自然》研究发现星系NGC 1052–DF2可能没有暗物质。此发现或首次证明星系形成未必与暗物质有关。

没有人肯定暗物质是什么一回事。天文学家将暗物质形容为「房间中的隐形大象(Insivible elephant in the room)」

。天文学家认为,星系除了由不同物质——星尘、电子、中子等组成外,还有暗物质。暗物质并不是一种物质,而是一种未被清楚,只暂名为「暗物质」的空白概念。天文学家指出,现时观察到恒星环绕星系核心速度极快,而星系内所有星体引力并不足以将高速运行的恒星拉着,理应会将恒星抛离轨道。然而,恒星没有被抛离、星系依然存在。物理学家估计,这可能是空间中有多出来,且不可见的质量将恒星拉着。

然而,天文学家Pieter van Dokkum的研究队伍发现首个没有暗物质存在的星系NGC 1052–DF2。这个星系距离我们约6,500光年,并不是以常见的螺旋星系或椭圆星系形态呈现,也没有明显的星系核心。不仅如此,现有证据也不见得星系中存有中央黑洞。从其球状星团的颜色估计,星系大约于100亿年前形成。这个星团亦比其他星系中发现的大两倍。

若以其他星系的情况计算,NGC 1052–DF2存有暗物质应比恒星质量多400倍。为检测这个推论,研究人员透过测量星系恒星群的活动,以计算轨道物质质量。然而,他们发现星系恒星质量已占整个星系的质量。

也就是说,NGC 1052–DF2不如其他星系般,有其他「暗物质」质量存在;即使有暗物质存在,分布也相当散落。这个发现与科学家此前提出星系形成理论有出入,暗物质不一定是星系形成的关键,为暗物质议题再添加疑团。

暗物质没有了?这是什么情况~

宇宙暗物质分布意想图

以往天文学家认为,暗质量比一般物质的质量多约5倍,而星系形成是始于暗物质合并、聚合,组成宇宙骨干。这个过程让更多暗物质继续聚合,变得更大。与此同时,星尘和气体逐渐形成不同恒星,当恒星死亡后,再孕育新一代恒星。恒星和星系与暗物质在长时间互动之下,形成今日我们已知宇宙,称为「哈勃序列(Hubble Sequence) 」。

但NGC 1052–DF2怎样形成?Van Dokkum的研究队伍就指出其中一个可能性,NGC 1052–DF2处于大型星系NGC 1052之中。当大型星系扩展之际,有机会会令NGC 1052–DF2暗物质「消失」。另一个解释,则是当气体朝大型星系NGC 1052移动时,或会因碎片化形成NGC 1052–DF2 。加上在其附近,处于NGC 1052中心,正在扩展的较年轻黑洞会发出强烈的风,亦帮助NGC 1052–DF2形成。

未有参与研究,俄亥俄州立大学天文学家Annika Peter接受《Quanta》亦提出另一个解释。她认为, NGC 1052–DF2附近的星系大型引力场,会将暗物质「拉走」,而星体没有被影响。情况如同将台布拉走,而上面的物件依旧停留一样。今次发现及相关解释均指出,暗物质不一定是星系形成的必要「成份」。不过van Dokkum坦言,现时各个假说均未能完整解释此现象。有趣的是,虽然星系中未有发现到暗物质存在,研究人员却认为发现为暗物质理存在提供更有力证据。在此之前,修正牛顿重力理论(Modified Newtonian Dynamics)及引力熵力假说(Emergent Gravity)均尝试否定暗物质存在。前者提出修正后的牛顿定律,认为引力在星系机制与一般情况有异;后者则提出,空间时间是由细小元素组成,而当中的运动会引致引力。这两种假说均指向同一结论:暗物质只是一种错觉

然而,若这两个假说为真,那就是说每一个星系都应该会出现类似因「暗物质」形成的错觉,没有例外。此两个假说在今次发现之前,仍然站得住脚。不过,天文学家未能在NGC 1052–DF2中发现到暗物质,随即能否证这两个假说,令科学家更相信暗物质存在。

研究带来了更多「暗物质」问题。因此,研究队伍将会发表另一份报告,以更深入探讨恒星群和NGC 1052–DF2的秘密,并让科学家了解暗物质与星系及宇宙形成关系。

暗物质没有了?这是什么情况~

NGC 1052-DF2 / NASA