对星系的奇怪观察挑战了关于暗物质的想法

对遥远星系的令人头疼的观测正在挑战宇宙学家关于宇宙的主导观念，这可能会导致一种暗示，即被称为暗物质的奇怪物质并不存在。

那是一个可能的结论6 月 20 日发表的一项新研究天体物理学杂志通讯。夏威夷大学马诺阿分校的天文学家理查德·布伦特·塔利（Richard Brent Tully）没有参与这项工作，他说，这一发现“提出了非常基本的问题”。

天文学家怀疑暗物质的存在是因为星系可见边缘的恒星和其他可见物质的旋转方式。远离银河系中心的物体的旋转速度比望远镜中看到的发光物质的数量要高得多。根据物理学家目前对引力的理解，这意味着一定有大量不可见物质在牵引着这些恒星。

新结果依赖于大质量物体扭曲时空结构的事实。星系是由大量可见的恒星、气体和尘埃，以及理论上认为的巨大的不可见暗物质光环组成的。这意味着光线在穿过星系时会发生弯曲和扭曲，这种效应被称为引力透镜效应。

知道这一点后，克利夫兰凯斯西储大学的天文学家托比亚斯·米斯蒂尔和同事决定寻找多个星系周围引力透镜的迹象，作为探测星系内容的一种方法。研究小组查看了欧洲南方天文台位于智利帕拉纳尔天文台的 VLT 巡天望远镜拍摄的大约 130,000 个星系的目录，寻找那些表明存在更遥远星系的线索，这些星系的光线被中间物体弯曲和扭曲。

透镜效应的量为前景星系的质量提供了一个指标，包括它们的发光物质，以及大概每个星系周围大量的暗物质。然后，研究小组计算了距每个星系中心不同距离处的质量，并用它来推断恒星在这些距离处绕轨道运行的速度。

在流行的宇宙学模型下，，暗物质在宇宙中聚集成巨大的球体，这些球体的引力吸引可见物质，从而形成一个星系（序列号：4/4/24）。之前的观测已经证实，这些光晕状团块从星系中心延伸到至少 300,000 光年。超过这个边缘，恒星的自转速度应该开始减慢。

然而，利用引力透镜数据，米斯泰尔和他的同事计算出，一颗距离每个星系中心 100 万光年（甚至可能长达 30 亿光年）的恒星，考虑到星系中存在的可见物质和暗物质，其旋转速度仍然太快。

这是否意味着隐形物质比之前想象的还要多？也许不是。

Lambda CDM 的一个竞争理论，称为，或 MOND，完全废除了暗物质的概念，而是表明引力在星系尺度上的表现不同（序列号：2018 年 3 月 28 日）。 MOND 长期受到 Mistele 的合著者、凯斯西储大学的史黛西·麦高 (Stacy McGaugh) 的支持，专门预测了研究中发现的观察结果类型。

但 Lambda CDM 还没有完全停止。

宾夕法尼亚大学宇宙学家 Bhuvnesh Jain 表示：“我认为说可以消除暗物质确实有些言过其实，因为[暗物质]的证据非常多。”

例如，Lambda CDM 比 MOND 更好地解释了大爆炸以来宇宙中大规模结构的增长。贾恩认为，受弦理论中发现的高维思维的启发，引力数学模型中也许存在更奇特的想法，可以解释当前宇宙的大规模结构。这些想法的某些变体也许能够解释米斯蒂尔和他同事的数据，同时也修正暗物质的作用。

去年发射的欧洲航天局欧几里得卫星的观测结果很快将为研究人员提供更好的引力透镜数据，可能有助于解开这个奇怪的谜团。