北京白癜风医院好 https://jbk.39.net/yiyuanzaixian/bjzkbdfyy/这个巨大的、看起来模糊的星系非常分散，以至于天文学家称它为“透明”星系，因为他们可以清楚地看到它后面的遥远星系。这个幽灵般的物体，编号为NGC-DF2，没有明显的中心区域，甚至没有螺旋臂和盘，这是螺旋星系的典型特征。但它看起来也不像椭圆星系，因为它的速度色散是完全错误的。甚至它的球状星团也很奇怪：它们是其他星系中常见恒星群的两倍大。与这个星系最怪异的一面相比，所有这些怪异都显得苍白无力：NGC-DF2非常有争议，因为它明显缺乏暗物质。这将解开一个巨大的宇宙之谜。也许在过去一年左右的时间里，一个位于不远处的小星系吸引了天文学家的注意。星系NGC-df2是较大的NGC的卫星，它似乎是迄今为止发现的第一个没有暗物质存在的星系。矛盾的是，这被报道为暗物质一定存在的无可争辩的证据！现在，一个新的研究小组得出的结论是，这个星系不可能没有暗物质。
说没有暗物质的星系之谜已经被解开了。但我认为这个异常星系之前被吹捧为暗物质存在的证据？到底怎么回事？
我们必须非常小心，仔细分析不同团队的发现，并正确地综合所有的含义。让我们开始吧。
整个蜻蜓场，大约11平方度，以NGC为中心。放大图显示了NGC的直接环境，插图中突出显示了NGC-DF2。当你在宇宙中有一个星系你想知道它里面有多少质量，你有两种方法来解决这个问题。第一种方法是依靠天文学来给你答案。
在天文学上，我们可以通过大量的观察来了解星系的物质组成。我们可以观察无数波长的光来确定恒星光的总量，并推断出恒星的质量。我们同样可以对气体，尘埃，以及辐射的吸收和发射进行额外的观察，从而推断出存在的正常物质的总量。我们这样做的时间已经够长了，只要测量一些基本性质就能让我们推断出星系中总的重子物质(由质子、中子和电子组成)。
三角座星系M33的扩展旋转曲线。这些螺旋星系的旋转曲线将现代天体物理学中暗物质的概念引入了一般领域。这条虚线对应的是一个没有暗物质的星系，而暗物质只占不到星系总数的1%。虽然最初通过球状星团观测到的速度色散表明NGC-DF2是其中之一，但较新的观测结果对这一结论提出了质疑。第二种方法，我们还可以进行额外的引力测量，这将告诉我们星系中存在的总质量，而与我们所看到的物质类型(正常物质、重子物质或暗物质)无关。通过测量恒星内部的运动，无论是通过不同半径的直线加宽，还是通过整个星系的速度色散，我们可以得到总质量的一个特定值。此外，我们可以观察绕星系运行的球状星团的速度色散，以获得对总质量的第二种互补的、独立的测量。
在大多数星系中，测量/推断的物质含量的两个值相差约5到6倍，表明存在大量暗物质。但是有些星系很特别。
根据模型和模拟，所有星系都应该被嵌入到暗物质晕中，其密度在星系中心达到峰值。在足够长的时间尺度上，大约10亿年，一个来自光环外围的暗物质粒子将完成一个轨道。气体、反馈、恒星形成、超新星和辐射的影响都使这一环境变得复杂，使得提取宇宙暗物质预测变得极其困难。从理论上讲，我们知道星系应该如何形成。我们知道宇宙应该从广义相对论开始，我们的万有引力定律。暗物质和正常物质的比例应该是5比1，并且开始时应该几乎是完全一致的，密度不足和密度过高的区域出现在大约分之一的水平。给宇宙足够的时间，让它进化，你就会在小、中、大尺度上形成高密度区域的结构，在它们之间形成巨大的宇宙空隙，在最初的低密度区域。
在与银河系大小相当或更大的大星系中，几乎没有什么能把暗物质变成正常物质的比例。一般来说，重力的总量太大，任何物质都无法逃逸，除非它能在富含气体的介质中快速运动，而这种介质能够将正常物质剥离出去。
这是哈勃(可见光)和钱德拉(x射线)星系ESO-的合成图，当它在一个丰富的星系团中高速穿过星系间介质时，恒星和气体被剥离，而它的暗物质却完好无损。但对于较小的星系，可能会发生一些有趣的过程，这些过程对正常物质(决定天文性质)与暗物质(结合正常物质，决定引力性质)的比例至关重要。
当大多数小的、低质量的星系形成时，形成恒星的行为是对内部所有其他物质的暴力行为。紫外线辐射、恒星灾难(如超新星)和恒星风都会加热正常物质。如果温度足够高，星系的质量足够低，就会有大量的正常物质(以气体和等离子体的形式)从星系中喷射出来。因此，许多低质量星系的暗物质与正常物质的比例将远远超过5比1，一些质量最低的星系的暗物质与正常物质的比例将达到比1。
整个矮星系Segue1和Segue3中只有大约0颗恒星，它们的引力质量是60万个太阳。构成矮卫星Segue1的恒星在这里圈起来。如果新的研究是正确的，那么暗物质将遵循不同的分布，这取决于星系历史上恒星形成的方式。暗物质与正常物质之比接近0比1，是在偏向暗物质方向所见过的最大比例。但在极少数情况下，还会出现另一种过程，产生星系，星系要么非常小，要么理论上不含任何暗物质。当较大的星系合并在一起时，它们会产生一种被称为星暴的极端现象：整个星系变成一个巨大的恒星形成区域。
合并的过程，加上恒星的形成，可以给一些正常物质带来巨大的潮汐力和速度。从理论上讲，这种能量足以将大量的正常物质从主要的合并星系中剥离出来，形成更小的星系，这些星系的暗物质含量远低于典型的5比1暗物质与正常物质的比例。在某些极端情况下，这甚至可能创造出仅由普通物质组成的星系。在以暗物质为主的大型星系周围，可能存在一些完全没有暗物质的较小星系。
十年前，有一小部分科学家声称，观测到的这些无暗物质星系的缺乏，明显是对暗物质范式的歪曲。绝大多数科学家反驳说，这些星系应该是稀有的、微弱的，我们还没有观测到它们也就不足为奇了。随着更多的数据、更好的观测、更先进的仪器和技术，应该会出现含有少量暗物质甚至完全没有暗物质的小星系。
去年，耶鲁大学的一个研究小组宣布发现了NGC-DF2星系(简称DF2)，这是一个大星系NGC的卫星星系，看起来完全没有暗物质。当科学家们观察围绕DF2旋转的球状星团时，他们发现速度色散非常小:至少比预测的±30公里/秒的速度低3倍，这与典型的5比1比例相对应。
星系DF2的KCWI光谱(黑色)，直接取自arXiv:.的新论文，较早的结果来自使用MUSE的竞争团队，用红色叠加。您可以清楚地看到，与KCWI数据相比，MUSE数据的分辨率较低，被涂抹掉，并且被人为地夸大。结果是由先前的研究人员推断出的一个人为的大速度色散。大约8个月后，另一个团队使用另一种仪器(而不是耶鲁团队使用的独特的蜻蜓仪器)提出，应该用恒星而不是球状星团来确定星系的质量。利用他们的新数据，他们发现等效的速度色散为±17km/s，大约是耶鲁团队测量的两倍。
耶鲁大学的研究小组毫不气馁，使用升级版的KCWI仪器对DF2中的恒星进行了更精确的测量，并再次回去测量围绕它旋转的球状星团的运动。用一种更好的仪器，他们得到了一个误差小得多的结果，两种技术都是一致的。从恒星速度色散得到的值为±8.4km/s，球状体的值为±7.8km/s。这是第一次，看起来我们真的发现了一个没有暗物质的星系。
如果星系中含有一定量的暗物质(右图)，而没有暗物质(左图)，那么速度色散应该是多少?Emsellem等人的结果是在MUSE仪器不足的情况下得出的;来自Danieli等人的最新数据是用KCWI仪器拍摄的，它提供了迄今为止最好的证据，证明这确实是一个完全没有暗物质的星系。但也许有些东西是有缺陷的。当科学家真正从事好的科学研究时，他们会试图接受任何假设、新颖的结果，或意外的发现，并在其中找出漏洞。只要有可能，他们就会试图摧毁它，败坏它的名声，或者在结果中发现一个致命的缺陷。只有最有力、经过仔细审查的结果才会被接受;当一个新的结果有可能一劳永逸地决定这个问题时，争议正处于最激烈的时期。
最近，由伊格纳西奥·特鲁希略(IgnacioTrujillo)领导的Canarias天文研究所(IAC)的一个小组试图推翻DF2的结果。通过对DF2的一项新测量，他的团队声称，这个星系实际上比之前认为的要近:万光年，而不是万光年。这意味着它终究不是一颗NGC的卫星，而是一个距离我们万光年的星系，位于宇宙前景中。
超漫星系KKS]04(NGC-DF2)位于鲸座附近，被认为是一个完全没有暗物质的星系。Trujillo等人的研究结果反驳了这一观点，他们声称星系离我们更近，因此质量比光度比(以及速度色散)与我们之前认为的不同。这是极具争议的。这可能会戏剧性地改变这个故事。到星系的距离对你推断的内在亮度非常重要，而内在亮度反过来又告诉你，一定有多少物质以恒星的形式存在。如果星系比之前认为的要近得多，那么实际上存在着更多的质量，而推断出的速度色散将会更高，这毕竟表明了暗物质的需要。
情况下关闭,对吧?
甚至没有关闭。首先，DF2并不是唯一一个表现出这种效应的星系;NGC的另一颗卫星(被称为DF4)也具有同样的无暗物质性质，所以这两颗卫星的距离都被错误估计了。其次，即使它们距离较近，Trujillo等人的研究小组仍然认为DF2和DF4都是极低暗物质星系，这仍然需要一种机制来分离正常物质和暗物质。第三，耶鲁大学的研究小组此前(8月)公布了一项从表面亮度波动到星系的无校准距离测量，与特鲁希略的结果不一致，为3.5西格玛。
位于莫纳克亚山的W.M.凯克望远镜上的KCWI光谱仪对NGC-DF2星系进行了非常详细的成像，使科学家能够以前所未有的精度探测到星系内恒星和球状星团的运动。换句话说，即使Trujillo等人对距离的估计是正确的(他们很可能是错误的)，这些星系的暗物质含量极低，DF4甚至可能仍然是无暗物质的。这两个团队都还没有使用哈勃太空望远镜观测到这个星系，但这将提供最明确的距离估计。哈勃望远镜对DF4的后续观测计划将于年晚些时候进行，这将有助于澄清这一模糊现象。
对于这些星系来说，较短的距离并不能真正解决核心问题:无论你怎么推拿它们，它们的暗物质数量都远远少于一个天真的、传统的暗物质与正常物质的比例所显示的数量。只有当暗物质是真实存在的，并且在恒星形成和碰撞环境中经历了与正常物质不同的物理过程，像DF2或DF4这样的星系才能存在。
许多邻近的星系，包括本星系群的所有星系(大部分聚集在最左边)，显示出它们的质量和速度色散之间的关系，这表明暗物质的存在。NGC-DF2是已知的第一个单独由正常物质构成的星系，随后在年初被DF4加入。如果您没有学到其他任何东西，那么可以得出这样一个结论:这个新结果解决不了任何问题。请继续
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