幽灵星系尽含暗物质

来源：中国科学报

图片来源：Pieter van Dokkum, Roberto Abraham, Gemini, Sloan Digital Sky Survey

　　银河系有一个黑暗“孪生兄弟”。一个名为“蜻蜓44”的幽暗、巨大星系含有创纪录的99.99%的暗物质，并且能帮助重写人类关于星系形成的理论。此项研究日前发表于《天体物理学快报》。

　　虽然从质量上看，“蜻蜓44”是银河系的“分身”，但在恒星数量和结构上却与后者相反。这个星系没有银河系标志性的螺旋结构，也不是一个平面的“圆盘”。

　　2014年，来自美国耶鲁大学的Pieter van Dokkum和同事利用一组长焦镜头发现了该星系及其邻居。当研究团队瞄准位于距地球3.2亿光年的巨大星系团——后发座星系团中的“蜻蜓44”时，他们探测到47个模糊的斑点：至少和银河系一样大的星系，从头到尾有10万光年的距离，但包含很少的恒星，以至于它们发出的光和矮星系一样暗淡。

　　对于这些星系的出现有两种解释。一种是迄今尚未探测到但被认为构成宇宙中约85%物质的暗物质将它们紧紧包裹。又或者它们是不稳定的——“暴力”的后发座星系团正在将其撕成碎片。

　　为查明真相，Van Dokkum和同事利用位于夏威夷莫纳克亚山的10米凯克II望远镜上的光谱仪，观察了其中最大的一个星系——“蜻蜓44”。这使该团队得以追踪其含有的极少恒星围绕该星系移动的速度有多快，并由此计算出它的质量：较快的速度意味着更大质量的星系。

　　研究人员发现，这些恒星以每秒47公里的速度运行，从而使“蜻蜓44”的质量约是太阳的10000亿倍。由于其含有的正常物质非常少，因此它肯定包含了99.99%的暗物质，以便将其自身聚拢在一起。“蜻蜓44”甚至打败了今年早些时候在室女座星系团发现的另一个同样昏暗、暗物质含量达99.96%的星系。不过，对于这些昏暗的星系是如何形成的，天文学家仍然非常困惑。