没有暗物质的幽灵星系困惑天文学家

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Sharmila Kuthunur

Sat, April 19, 2025 at 3:00 AM GMT+9·

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由哈勃太空望远镜拍摄的超漫射星系FCC 224,的伪彩色图像。| Credit: NASA/STScI

天文学家已经又被绊倒在另一个出现无暗物质的幽灵星系上。

暗物质是天文学家相信主宰宇宙的看不见的物质，为星系来聚集和成长提供引力支架。发现一个没有暗物质的星系真的令人困惑，就像发现一个没有来源的阴影一样。

然而在过去的十年里，已经报道过几次这样的光景——它们都是所谓的超弥散星系，它们大约是我们自己银河系的尺寸，但显著的恒星稀疏的。

这个令人困惑的叫FCC 224集合中的最新成员位于天炉星系团的边缘，天炉星系团是一个距离地球大约6500万光年的星系的集合。

FCC 224于2024年被首次发现，它是一个矮星系，捧有12个发光的、紧密结合的星团——就它的大小一个异常的丰富群典型的被在更大的、暗物质丰富的星系中看到——但出现缺乏这种神秘的物质。按照上个月发表的两篇互补论文，它也占据一个比其他缺乏暗物质的星系分明的不同的宇宙邻近区域，提示这类天体可能不是孤立的侥幸而是代表一种更常见、以前未被认识的矮星系。

澳大利亚斯文本理工大学天体物理学博士候选玛利亚在一项声明中说，“在我们的标准宇宙学范式内目前没有现有的星系形成模型能解释这个星系如何成了的”。

用来自夏威夷凯克天文台的数据，玛利亚和她的团队跟踪了FCC 224内十几个星团的运动。新的研究报告这些测量结果揭示星系团中的较慢速度，这是缺乏来自暗物质预期的强引力拉力的一个关键指标。研究人员说没有任何已知的场景能完全解释FCC 224的属性。

另一个由加州大学圣克鲁兹分校的天文学家唐沂蒙领导的团队将FCC 224的属性与其他似乎缺乏暗物质的星系比较，重点放在大约6500万光年外天冬星座中NGC 1052群内的两个幽灵天体上。

唐和他的同事们提出FCC 224和那些NGC 1052矮星系一样从一个富含气体的星系的高速碰撞形成。在这样一个事件中，气体从暗物质分离，随后在被驱逐的气体中恒星形成，形成一个或多个无暗物质的星系。

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先前的研究发现NGC 1052群中的两个星系DF2和DF4属于在同一古代碰撞中形成的7到11个暗物质缺乏星系的一个踪迹。唐和他的团队在他们的研究中提示，FCC 224很可能也有一个孪生星系。

其中一个候选星系是附近的星系FCC 240，它出现与FCC 224相同的大小、形状和方向。研究人员说，如果即将到来的观测结果证实这种共享的属性，它将为支持FCC 224形成的碰撞场景提供关键的证据。

另一种情况是FCC 224可能是一个混沌的高能环境的结果，在那里来自大质量星团强烈的恒星形成将暗物质从星系驱逐。

玛利亚在声明中说，“ FCC 224在我们努力识别和研究其他缺暗物质星系中服务为一个关键数据点，通过扩大样本大小，我们能完善我们的这些罕见星系以及暗物质在矮星系形成中的角色的理解”。