撰文：罗伯特.李                2023年7月25日

NGC1277星系位于英仙座星系团中心附近，它似乎失去了暗物质，这与宇宙学理论背道而驰。（图片：NASA、ESA和M.Beasley（IAC））

由于发现了一个似乎缺乏暗物质的大质量星系，我们对宇宙进化的了解可能会受到质疑。

暗物质约占宇宙物质的85%，它在英仙座星系团的NGC 1277星系中似乎不存在。该星系距离地球2.4亿光年，是第一个被发现缺失暗物质的，银河系大小的恒星、行星、尘埃和气体聚集体。

该发现的负责人、拉古纳大学研究员塞巴斯蒂安.卡梅隆在一份声明中表示：“这一结果不符合目前公认的宇宙学模型，其中包括暗物质。”

暗物质实际上是不可见的，因为它不像构成恒星、行星和我们的日常物质那样与光相互作用。然而，它的存在可以通过引力相互作用来推断。当天文学家观察到大质量星系旋转如此之快，如果不是因为一些看不见的质量的引力影响，它们会飞离时，这种阴影物质的存在首次被提出。

这一事实导致科学家们推断，所有大星系都包裹在暗物质的外壳中，这已成为星系进化理论发展中的一个重要假设。但是，一个似乎没有暗物质的星系的发现，挑战了这一假设。

检查一个反社会的遗迹星系

NGC1277被认为是宇宙遗迹，在星系中是不寻常的，因为它与周围的其他星系几乎没有相互作用。像这样的星系被认为是，早期宇宙中存在的巨型星系的遗迹。因此，这些遗迹星系对于帮助天文学家了解，第一批星系是如何形成的至关重要。

为了协助这一调查，卡梅隆和他的同事用一种名为集成视场摄谱仪的仪器，观测了遗迹星系NGC 1277。这使他们能够绘制星系的运动图，并确定其质量以及质量的分布方式。

这揭示了NGC 1277总质量的分布-- 应该包括暗物质— 与日常物质含量的质量分布相同，换句话说，就是恒星、尘埃、气体和行星。这意味着在星系半径内，暗物质含量不可能超过5%，但这一发现与NGC 1277中完全不存在暗物质更为一致。

这是令人惊讶的，因为目前流行的宇宙演化模型，包括宇宙学的标准模型，表明NGC 1277应该由10%到70%的暗物质组成。

团队成员、拉古纳大学研究员易格纳夕奥.特鲁西略表示：“观测结果与我们预期的结果之间的差异是一个谜，甚至可能对标准宇宙模型构成挑战。”

遗迹星系的暗物质去了哪里？

这一发现背后的科学家们，对NGC 1277为什么暗物质如此缺乏有一些想法。

团队成员、拉古纳大学研究员安娜.费罗.马特表示：“一种是，与该星系所在星系团内周围介质的引力相互作用，已经剥离了暗物质。“另一种是，当星系由原星系碎片合并形成时，暗物质被赶出了系统，从而产生了遗迹星系。”

该团队对这两种解释都不完全满意，因此将继续使用位于拉帕尔马加那利岛的罗克.德.洛斯穆查克斯天文台的威廉.郝歇尔望远镜（WHT）研究NGC 1277。

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，该团队认为这将挑战暗物质模型的替代品，即所谓的修正引力理论。

特鲁希略说：“尽管特定星系中的暗物质可能会丢失，但修改后的引力定律必须是普遍的；它不能有例外。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。”

科默龙承认，结论性的答案还需要等待。这位科学家总结道：“大质量星系如何在没有暗物质的情况下形成，仍然是一个谜。”

该团队的研究发表在《天文学与天体物理学》杂志上。