得克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的天文学家们在2018年12月12日出版的《天体物理学》(Astrophysical Journal)上报告称：他们无意中发现了一个不同寻常的星系，该星系可能证实了最近备受争议的暗物质理论。暗物质是一种不发光的物质，但可以通过它对其他物质的引力而被探测到。它是在20世纪70年代对螺旋星系的研究中首次被发的，螺旋星系的外部区域旋转太快，只能被这些区域的可见恒星和气体驱动。天文学家推论，一定有更多的质量是看不见的。几十年的星系观测表明，几乎所有星系都含有大量的这种“暗物质”，而事实上，暗物质的数量是宇宙中正常可见物质的5倍。
博科园-科学科普：然而最近的一些研究表明，一些星系并不遵循自20世纪70年代以来发现的“暗物质丰富”星系的相同模式。这些研究表明，在大约100亿年前看到的少数星系并不包含预期数量的暗物质。这可能意味着当时的星系并没有太多的暗物质，但在过去100亿年的某个时候，它们获得了暗物质。如果是这样的话，它将挑战我们对星系形成的基本理解。现在德克萨斯大学奥斯汀分校的研究生帕特里克·德鲁和他的导师凯特琳·凯西教授发现了一个非常遥远的星系，该星系似乎富含暗物质，这与长期以来的理论完全一致。因为这个星系距离我们90亿光年，它告诉我们一些星系在遥远的过去已经包含了相当多的暗物质。
这张由尘埃构成的恒星形成星系DSFG850.95的合成图像显示了哈勃太空望远镜拍到的蓝色年轻恒星，以及阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列拍到的红色尘埃。图片：Patrick Drew (UT Austin)/STScI/ALMA
这一偶然的发现似乎与暗物质含量很少的星系的其他有争议的发现相矛盾。德鲁的团队在夏威夷用凯克望远镜观测宇宙中最极端的恒星形成星系时研究了这个星系，这些星系被称为“尘埃形成的星系”。他们根本不打算研究暗物质，而是试图理解为什么这些星系能如此迅速地产生如此多的恒星。但是他们的一个星系让他们大吃一惊，并把他们的工作带到了一个新的方向。由于使用望远镜研究DSFG850.95星系的角度是随机的，所以这些数据提供了一个极为详细的记录，记录了该星系从星系中心一直旋转到遥远星系的速度。这种测量被称为“旋转曲线”，正是天文学家用来确定星系中暗物质数量的方法，他们向太空望远镜科学研究所的同事Susan Kassin展示了这些数据。
Kassin是研究旋转曲线测量的专家，他立即意识到他们发现了一些不寻常的东西：这个90亿年前观测到的星系包含了理论预测的所有暗物质。这与2017年发表在《自然》(Nature)上的一项研究形成鲜明对比。该研究称，100亿年前的这个宇宙时代的星系“可能没有那么多暗物质，它们与当今宇宙中的星系根本不同，发现的星系是一个明显的反例，它似乎有暗物质以正常的方式运行，就像它在当今宇宙中所做的那样。最重要的是这个星系对星系的期望是这样的，这是第一个确凿的证实，在当今宇宙中这些星系发生的一切和早期宇宙中发生的事情是一样的，德鲁计划在他与阿尔玛正在进行的项目中，对银河系进行进一步的研究。
博科园-科学科普｜研究/来自：德克萨斯大学奥斯汀分校
参考期刊文献:《Astrophysical Journal》,《Nature》
DOI：10.3847/1538-4357/aaedbf
Cite：arxiv.org/abs/1811.01958
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