科学家利用哈勃数据证实奇怪的“幽灵”星系缺乏暗物质

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“确定DF2的准确距离是支持我们早期结果的关键，”Danieli说。“这项研究中报告的新测量结果对估计该星系的物理特性具有关键意义，从而证实它缺乏暗物质。”

这些结果于6月9日发表在《天体物理学杂志》上，是基于美国宇航局（NASA）哈勃太空望远镜的40个轨道，由高级观测相机进行成像，并进行 "红巨星分支技术"（TRGB）分析，这是此类精细测量的黄金标准。2019年，该团队发表了基于12个哈勃轨道和TRGB分析测量与邻近的UDG NGC1052-DF4（DF4）的距离的结果，这为失踪的暗物质提供了令人信服的证据。这种首选方法扩展了该团队2018年的研究，该研究依靠 "表面亮度波动 "来衡量距离。这两个星系都是用新墨西哥天空观测站的蜻蜓长焦阵列发现的。

“我们在2018年对这个星系进行了最初的哈勃观测，”van Dokkum说。“我认为人们质疑它是正确的，因为它是一个如此不寻常的结果。如果有一个简单的解释就好了，比如一个错误的距离。但是我认为，如果它真的是一个奇怪的星系，那会更有趣，更有意义。”

除了证实早期的距离发现外，哈勃的结果表明，这些星系的位置比以前认为的稍远，加强了它们几乎不含暗物质的理由。如果DF2像一些天文学家声称的那样离地球更近，那么它本身就会更暗，质量也更小，这个星系就需要暗物质来解释观察到的总质量的影响。

暗物质被广泛认为是星系的一个基本成分，但是这项研究提供了进一步的证据，表明它的存在可能不是不可避免的。虽然暗物质还没有被直接观察到，但它的引力影响就像胶水一样把星系粘在一起，并支配着可见物质的运动。在DF2和DF4的情况下，研究人员能够仅根据恒星质量来解释恒星的运动，这表明缺乏或没有暗物质。具有讽刺意味的是，对缺乏暗物质的星系的探测很可能有助于揭示其令人困惑的本质，并为星系的演化提供新的见解。

虽然DF2和DF4的大小都与银河系相当，但它们的总质量只有银河系质量的百分之一左右。这些超弥散星系还被发现有大量的特别发光的球状星团。

这项研究引起了学术界的极大兴趣，也引起了暗物质替代理论（如修改牛顿动力学（MOND））支持者的热烈讨论。然而，随着研究小组的最新发现--包括两个UDG与NGC1052的相对距离，这些替代理论似乎不太可能。此外，考虑到TRGB方法的使用，该团队的距离测量现在几乎没有不确定性。基于基本的物理学，这种方法依赖于对红巨星的观察，这些红巨星在燃烧完它们的氦供应后会发出闪光，这种闪光总是发生在相同的亮度上。

“有句话说，非凡的主张需要非凡的证据，而新的距离测量有力地支持了我们之前的发现，即DF2缺少暗物质，”Shen说。“现在是时候超越距离的争论，关注这样的星系是如何存在的。”

展望未来，研究人员将继续寻找更多的这些古怪的星系，同时考虑一些问题，如。UDG是如何形成的？它们告诉我们关于标准宇宙学模型的什么？这些星系有多普遍，它们还有哪些独特的特性？需要发现更多没有暗物质的星系，才能解决这些谜团以及暗物质到底是什么的终极问题。