中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一類特殊矮星系

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)26日發(fā)布消息說，該臺(tái)郭琦研究員科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)和清華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)共同研究發(fā)現(xiàn)，在近鄰宇宙有一類特殊的矮星系，在其幾萬光年的半徑內(nèi)，都主要由重子物質(zhì)構(gòu)成，暗物質(zhì)只占其中一小部分。

暗物質(zhì)主導(dǎo)了結(jié)構(gòu)形成，星系在由暗物質(zhì)主導(dǎo)的暗暈中形成和演化。圖示為超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)構(gòu)形成，邊長(zhǎng)大概2億光年。國家天文臺(tái) 供圖

這一重要發(fā)現(xiàn)與目前在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型下的矮星系形成理論預(yù)言相違背，從而對(duì)暗物質(zhì)的本質(zhì)提出質(zhì)疑，也對(duì)經(jīng)典的矮星系形成理論提出挑戰(zhàn)。北京時(shí)間當(dāng)天凌晨，中國天文學(xué)家完成的這項(xiàng)天文學(xué)成果獲國際權(quán)威科學(xué)期刊《自然·天文》在線發(fā)表。

郭琦研究員介紹說，在以暗能量和暗物質(zhì)主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型下，星系在暗物質(zhì)暈中形成和演化。在矮星系系統(tǒng)中，通常認(rèn)為其重子物質(zhì)含量相對(duì)于暗物質(zhì)非常少，這也在銀河系和本星系群的衛(wèi)星星系中得到證實(shí)。遺憾的是，由于矮星系的光度非常暗，目前關(guān)于矮星系中的動(dòng)力學(xué)研究只能局限在非常近鄰的宇宙中，大部分在本星系群內(nèi)或者本星系群周圍。

她領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)結(jié)合斯隆數(shù)字化光學(xué)巡天和阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡(Arecibo)的中性氫巡天結(jié)果，首次對(duì)本星系群外矮星系的動(dòng)力學(xué)展開統(tǒng)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)了一類特殊的矮星系，不同于以往的觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬的預(yù)言結(jié)果，最新發(fā)現(xiàn)的這類矮星系在中性氫覆蓋的區(qū)域都由重子物質(zhì)主導(dǎo)。中性氫覆蓋區(qū)域通常在幾萬光年，在典型的矮星系系統(tǒng)中，該尺度上的暗物質(zhì)質(zhì)量是重子物質(zhì)質(zhì)量的十到幾百倍?？蒲袌F(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這類矮星系大部分是孤立系統(tǒng)，并不會(huì)受到外界環(huán)境的影響。目前，在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型下，還沒有任何理論或者數(shù)值模擬能夠解釋這類矮星系的形成。

新發(fā)現(xiàn)的奇特矮星系之一——UGC7920。(圖片來源：DECaLS-DR8)國家天文臺(tái) 供圖

郭琦表示，這一特殊矮星系的發(fā)現(xiàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型以及該模型下的星系形成理論提出了重大質(zhì)疑，將促使人們重新審視暗物質(zhì)的本質(zhì)——溫暗物質(zhì)或模糊(Fuzzy)暗物質(zhì)模型或許更易于解釋此類矮星系的形成。另一方面，極端條件下的重子過程也提供一種可能的解釋。不過，回答這些問題還將需要進(jìn)一步借助更先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)研究。(孫自法 黃京一)

關(guān)鍵詞： 矮星系