AGC 114905,蓝色为恒星发射,绿色为中性氢。 (J. 罗曼和 P. 曼塞拉·皮纳)
一项新发现加深了星系的神秘面纱。
在距离2.5亿光年远的一个名为AGC 114905的星系中,即使经过40个小时的详细观察和后续分析,天文学家也没有发现这种神秘物质的踪迹。
结果将发表在英国皇家天文学会每月通知并在预印本服务器上可用arXiv,支持了星系神秘地缺乏暗物质的论点,尽管它对于我们的星系演化模型至关重要。
“这当然是我们的想法和希望,因为它证实了我们之前的测量,”天文学家帕维尔·曼塞拉·皮纳说荷兰格罗宁根大学和 ASTRON 的合作。
“但现在的问题仍然是,理论预测 AGC 114905 中一定存在暗物质,但我们的观察表明并不存在。事实上,理论和观测之间的差异只会越来越大。”
暗物质是宇宙的一大谜团。 我们不知道它是什么,因为我们无法直接检测到它,但我们知道那里有一些质量在宇宙中引起一系列影响,而这些影响无法仅用正常物质来解释。
例如,恒星绕星系运行的速度高于正常物质引力场所能解释的速度。 光在星系间空间的巨大引力场中传播时路径弯曲的方式是另一种。
天文学家认为暗物质有助于星系的形成。 有一个看不见的暗物质网跨越宇宙,它产生的引力有助于正常物质聚集成星系。 而且,根据我们的模型,暗物质也有助于这些星系保持在一起? 一种宇宙粘合剂。
但近年来,天文学家一直在寻找没有暗物质的星系的迹象,这与我们对宇宙存在的看法相悖。 因此,当曼塞拉·皮纳(Mancera Piña)和他的同事发现六个似乎没有暗物质的星系时,2019年论文,他们决定仔细观察。
AGC 114905 就是我们所说的超扩散矮星系。 它的大小与银河系相当,但亮度低得多,包含的恒星也少得多? 大约少了一千倍。 因为它们的正常物质很少,所以人们认为这些星系应该由暗物质维系在一起。
因此,研究人员使用新墨西哥州的 NRAO 甚大阵列对 AGC 114905 进行了仔细观察,以更高的空间分辨率获得了总计 40 小时的观测数据。 然后,他们非常仔细地绘制了星系的旋转曲线? AGC 114905 中物体的轨道速度,根据它们与银心的距离绘制。
这是计算星系中暗物质数量最常见的方法之一:物体绕轨道运行太快可以通过添加暗物质来解释,而暗物质的数量会影响额外的轨道速度。
但AGC 114905的旋转曲线不需要暗物质的存在。 这可以简单地用正常物质的数量来解释。 这意味着星系中暗物质的数量似乎可以忽略不计。
这带来了麻烦,因为对于暗物质缺乏的所有解释似乎都不合适。 例如,一种解释是附近的一个大质量星系剥夺了 AGC 114905 的暗物质,就像另一个弥漫星系的情况一样发现DF4不存在暗物质。
“但是没有,”曼塞拉·皮纳说。 “在最著名的星系形成框架中,即所谓的冷暗物质模型,我们必须引入远远超出通常范围的极端参数值。此外,通过修正的牛顿动力学(冷暗物质的替代理论),我们无法重现星系内气体的运动。”
在其他星系的例子和暗物质数量异常,可能是我们简单地误判了距离。 但研究人员表示,到 AGC 114905 的距离受到很大限制。
研究人员承认,估计的观察角度可能会出现偏差。 这可以解释暗物质的明显缺乏。 但他们说,它必须有相当大的差距。
此外,最初研究中的所有六个星系都表现出相似的行为,但有一系列不同的倾向。 他们说,这表明这种行为不是系统错误的结果。 他们目前正在对第二个超漫射星系进行详细的后续追踪,试图找出真相。
如果得到证实,他们的发现可能会对我们理解银河演化产生非常有趣的影响。
“我们已经加强并澄清了之前关于富含气体的超扩散星系的性质和惊人动力学的结果。然而,它们的起源和精确的演化路径在很大程度上仍然是一个谜,”研究人员在论文中写道。
目前的工作还表明,富含气体的超扩散星系是研究暗物质的有希望的星系群,因为它们有可能为理解暗物质的性质提供线索。”
该研究预计将发表在英国皇家天文学会每月通知并且可以在arXiv。