科學家承認4年前搞錯了，曾以為這個星系完全由暗物質構成

2020-10-21 姿勢分子knowledge

根據目前的宇宙模型，科學家認為，宇宙中所有的天體、星際物質的總質量，僅僅佔了整個宇宙質量的15%左右，剩下的質量都是暗物質。

暗物質是什麼，目前依然是個謎。科學家們已經有了一些候選者，但是依然無法給出確定的說法。和可見物質一樣，暗物質也並不是均勻分布在宇宙中每個角落的，而是也有密度的高低之分。在有些星系中，暗物質的比例相對更低一些，而在另一些星系之中，暗物質的比例則相對更高。但是，像蜻蜓44星系這麼高的暗物質比例，還是令科學家們吃了一驚。

蜻蜓44星系位於距離我們3.3億光年的后髮座星系團中，是一個典型的超稀疏星系。這種星系的主要特點就是可見物質密度非常低，蜻蜓44星系就是這樣，據觀測，它的質量和銀河系差不多，大概是太陽質量的10000億倍，但是它的恆星數量卻極少，只有銀河系的0.1%左右。因此，它的亮度也非常低，只有銀河系的1%左右。

恆星這麼少，質量卻如此驚人，難道是恆星都極其巨大嗎？顯然不可能，因為恆星也是有質量上限的，而且大家都是星系，恆星的平均質量也不會差太多。答案只有一個，那就是暗物質。

2016年的時候，科學家們通過觀測和分析得出結論：蜻蜓44星系中有99.99%是由暗物質組成的，恆星等天體所佔的質量僅有0.01%！

這個數據一經公布，立即在天文學界一石激起千層浪，因為這個星系的暗物質比例實在是太高了，令人難以置信。更重要的是，這也嚴重挑戰了現有的星系形成模型。因此，這4年來，一直有科學家對這個星系十分好奇，進行著不斷的研究。

荷蘭Kapteyn天文研究所的天文學家Teymoor Saifollahi就是其中之一，他表示：「多年以來，蜻蜓44星系一直是一個奇葩，現有的星系形成模型無法給出解釋。」

更重要的是，暗物質不僅僅是肉眼看上去暗，而且它們不與可見物質有相互作用，因此人類極難對它們進行觀測和研究，它們的本質也一直是個謎。除了剛才提到的星系運行規律之外，只有引力透鏡的方式能夠證明暗物質的存在。

同時，暗物質也可以解釋很多其他的理論。科學家們相信，在宇宙的早期，暗物質對於星系的形成至關重要，正是這些暗物質網絡起到了類似於膠水的作用，導入到星系之中，才將星系們連接在了一起。就像我們開篇所說的，暗物質佔據了整個宇宙85%的質量，但是像蜻蜓44星系這樣99.99%都由暗物質組成，這個比例還是極其驚人的。

那麼，這個比例又是如何得來的呢？

這是因為天文學家們發現，一個星系內部的球狀星團數量和星系的質量有著直接的關係，雖然目前我們還沒有找到確切的原因。正是根據這個理論，耶魯大學天文學家Pieter van Dokkum和他的團隊在2016年對蜻蜓44星系的球狀星團數量進行了觀測和統計，最終得出結論：它擁有著和銀河系不相上下的總質量。然後，根據觀測到的恆星數量，就可以得到99.99%的暗物質比例。

但是，像Saifollahi這樣的科學家對於這個數字仍然有所懷疑，同時也希望能夠了解其中的秘密，所以他決定親自去驗證。他採用了來自於哈勃太空望遠鏡的觀測數據，然後利用更加嚴格的參數來確定那些球狀星團中到底有哪些是真正屬於蜻蜓44星系的。結果表明，此前的研究確實出了問題，蜻蜓44星系沒有任何特別之處。

加那利群島加那利天文研究所的天體物理學家Ignacio Trujillo介紹說：「實際上，我們在研究過程中只發現了20個球狀星團，相比之下，此前的研究宣布的則是80個，這就極大地減少了這個星系可能含有的暗物質數量。同時，根據我們所發現的球狀星團數量，蜻蜓44星系所包含的暗物質數據也和這個類型的星系相一致，可見物質和暗物質的比例也不是1:10000，而是1:300。」

這已經不是Trujillo第一次對這種暗物質含量數據異常的情況進行研究了，在2019年，他對蜻蜓2星系和蜻蜓4星系也進行了研究。這兩個星系也是由van Dokkum和他的同事們發現的，當時測得的暗物質比例也非常詭異，只不過是少得離奇，看起來這兩個星系幾乎不含任何暗物質。但是，Trujillo在對這兩個星系進行重新觀測和距離的測量後發現，它們其實也是比較正常的星系。

對於這些詭異星系的「正常化」，加那利天文研究所的天體物理學家Michael Beasley表示：「我們的研究表明，這些星系並不是那麼與眾不同，也不出人意料。這樣一來，現有的星系形成模型就可以解釋它們了，不需要再修正。」

也許是因為見多了類似的情況，Trujillo甚至相信，相比於宇宙中出現極其違背宇宙模型的數據的情況，人類科學家出現錯誤的概率要更大一些。

這也是正常的，畢竟這些天體實在太遠了，觀測起來自然有一些難度。另外，我們對於宇宙的了解也仍然非常有限，出現一些偏差也是在所難免的。科學路上犯下錯誤，是必然要經歷的，正是在糾正這些錯誤的過程中，人類和科技才能不斷進步和發展。

另外，還有一點值得注意，那就是Van Dokkum和他的同事們在聽說Trujillo計算了蜻蜓2星系和蜻蜓4星系之間的距離後，也重新審視了自己的計算結果，發現和最初的數據一樣。二者到底誰對誰錯，目前還沒有定論。

如果Trujillo正確，那就意味著我們的星系形成模型更加牢固可靠，接近科學真相；反之，如果Van Dokkum是正確的，那麼我們將更加了解這個宇宙。總之，不論誰是正確的，對於人類的科學進步來說，都是有百利而無一害的。

相關焦點

  • 科學家發現一個無暗物質星系 或顛覆暗物質定義
    網易科技訊 3月29日消息，據國外媒體報導，日前一個由天體物理學家組成的國際團隊已經發現了一個距地球6500萬光年的星系，其包含的暗物質數量很少，甚至可以說這個星系根本沒有任何暗物質。研究負責人表示，這種現象雖然不能顛覆科學家對星系形成的理解，但完全可以改變天體物理學家對暗物質的定義。迄今為止物理學家還不太了解暗物質。對於暗物質是由什麼組成的、單一粒子有多重，或者說暗物質是如何形成的，物理學界尚無定論。也沒有人能夠在地球上捕捉到暗物質粒子。但是經過30多年的天文觀測，大多數研究人員都認同的事實是：宇宙中有很多暗物質。
  • 趣探索;宇宙由什麼構成、物質及暗物質由什麼構成?
    一，宇宙由什麼構成？宇宙由約5%的普通物質，27%的暗物質及佔68%的暗能量構成普通物質佔5%，暗物質佔27%，暗能量佔68%。二，物質由什麼構成？第三種說法：物質無限可分，最終由「空構成」在每一個夸克的內部都有另外一個宇宙。第四種說法：世界是虛擬的，物質也是虛擬的，物質由像素點構成（數字構成）你住在真實宇宙的概率接近於0。
  • 科學家從特殊星系中發現暗物質的線索，沒暗物質的星系是什麼樣？
    科學界把宇宙中的物質分為能直接看到的和不能直接看到的，並且認為不能直接看到的物質佔據了宇宙總質量的90%，那些炫麗的星系、星雲等物質只佔據了全宇宙的10%左右，科學家認為宇宙中的大多數星系是受到暗物質的影響維持運行的，然而近幾年天文觀測中發現了幾個完全不受暗物質影響的星系，這些星系顛覆了暗物質在宇宙中的地位，其中典型就是NGC 1052-DF2星系這類奇怪的超漫射星系
  • 暗物質究竟長啥樣？是由什麼構成的？
    由大一統論可知，宇宙萬物是由四種二重態的輕子和四種重子構成的，並在微觀原子內部受8種基本矛盾關係的支配，宏觀螺旋星系內或小質量球體暗物質暈都受16種矛盾場子的支配，因而都具有極為相似的內部結構，即中心緻密，往外逐漸稀疏，而大量的更小的暗物質團塊在其相對較外的球體空間環繞。
  • 這個星系，沒有暗物質
    2018年3月9日，天文學家們宣稱發現一個奇特的星系，這個星系沒有暗物質！也許你會說，發現沒有暗物質的星系有什麼值得大驚小怪的？這可是大事件，這事如果最終確定，堪比發現「」引力波「」和「」上帝粒子「」還要刺激。這是一個物理學家們做夢都沒想到的意外發現。因為暗物質用「不存在」證明了自己的存在！
  • 解決了由99.9％暗物質構成的奇怪星系的難題
    目前，如果沒有普遍存在但神秘的成分暗物質的存在，很難理解星系的形成。天文學家測量了星系周圍暗物質的數量，發現暗物質的數量在可見物質數量的10到300倍之間變化。然而，幾年前，一個名為蜻蜓（Dragonfly ）44非常分散的天體的發現改變了這種觀點。人們發現，這個星系的暗物質是恆星的10,000倍。
  • 「蜻蜓44」星系暗物質構成之謎解開
    2020-10-15 08:12:21 來源：科技日報「蜻蜓44」星系暗物質構成之謎解開數量僅為普通物質三百倍 未顛覆現有模型科技日報北京10月14日電 （記者劉霞）幾年前，「蜻蜓44」（Dragonfly 44）星系橫空出世。
  • 宇宙是由什麼物質組成的?未知的部分統稱暗物質
    宇宙中剩下的部分是由其他「東西」構成的，今天科學家們還沒有搞清楚這種物質的本質究竟是什麼。因為找不到更好的名字，物理學們於是就將這種神秘物質稱作「暗物質」（dark matter）。如果沒有這種神秘物質的存在，宇宙中的星系將分崩離析。儘管沒人知道暗物質的本質究竟是什麼，但物理學家們正在對其加緊研究。
  • "蜻蜓44 "星系由99.99%暗物質構成之謎解開
    如果沒有一種無處不在但又神秘的成分存在，星系的形成是很難理解的，這種成分被稱為暗物質。天文學家經過測量後發現，星系的暗物質數量是可見物質的10到300倍不等。然而，幾年前，一個名為 "蜻蜓44 "超稀疏奇異天體的發現改變了這一觀點。研究發現，這個星系的暗物質數量是恆星的1萬倍。
  • 科學家利用銀河系尋找暗物質
    科學家們認為暗物質在銀河系中心周圍產生了一個明亮的球狀x射線輻射暈。雖然研究遙遠星系神秘信號的科學家們並沒有如他們所願發現暗物質。但是他們用來探測這種奇怪信號發明的新技術，即利用我們自己的星系來尋找暗物質的技術，可能會提升對這種令人難以捉摸的物質的搜尋機率。
  • 「暗物質」是什麼?維繫星繫結構的重要組成部分
    你或許壓根兒沒聽說過，又或許你聽說過它，但卻不太清楚它到底是什麼，那今天就由俺老孫來給大家科普一下暗物質。大家應該都知道，我們身邊的物質（如空氣、水、巖石、地球、恆星、星系以及我們人類自己等）都是由原子組成的，而原子又是由質子、中子、電子等粒子組成的，我們暫且把這些物質稱為「普通物質」。但科學家們在分析宇宙的結構時，發現我們能觀測到的「普通物質」並不足以令宇宙維持穩定。
  • 又一個宇宙之謎,暗物質未覆蓋全宇宙,19個星系缺少暗物質
    自從我學習了宇宙學之後，我就一直以為暗物質充斥著整個宇宙，充斥在各類氣體，星雲和星體之間，但是最近科學家們的發現，讓我丟棄了這種想法！然而，最近研究人員發現某些小型星系（包括現在發現的這19個矮星系）的行為就好像它們被重子（構成普通物質的粒子）支配一樣，於是暗物質存在的證據就不再適用了，也就是不存在暗物質。
  • 這個孤立的星系中心卻充滿了暗物質！
    科學家們發現它經歷了與典型星系不同的演化過程，無論是在它的恆星方面，還是通過引力將星系凝聚在一起的無形暗物質方面。mrk1216屬於橢圓型星系家族，其中心的恆星密度比其他大多數星系都要高。為了第一次驗證這個想法，兩位天文學家研究了距離Mrk 1216中心不同距離熱氣體的x射線亮度和溫度，這樣就可以「稱」出星系中央存在多少暗物質。
  • 99.99%都是暗物質？這個神秘星系的謎團終於解開了
    暗物質是科學家為保證實際觀測與現有理論相洽而引入的概念，它們是人類現有理論框架下認識宇宙必不可少的一環。比如，暗物質對維繫星繫結構起到重要作用，如果沒有額外的暗物質，所有星系都將分崩離析。然而，幾年前發現的一個神秘星系徹底刷新了我們的認知——它所含暗物質的質量居然高達普通物質10000倍。也就是說，該星系99.99%由暗物質構成，是迄今為止發現的最黑暗星系。這個神秘星系名為Dragonfly 44，距離我們約3.2億光年，天文學家在對后髮星系團的一項深入探測中發現了它的蹤跡。
  • 星系中暗物質如何分布的奧秘，被科學家發現了
    宇宙中物質集中在星系、恆星和行星中的引力是由所謂的「暗物質」提供的，它從大爆炸時幾乎是均勻的狀態演化到現在。但是，儘管這種「額外的物質起著至關重要的作用，我們對它的性質、行為和組成幾乎一無所知，這是現代物理學的基本問題之一。
  • 沒有暗物質的星系又現身?暗物質理論面臨更大的挑戰
    1933年，天體物理學家弗裡茲·茲威基(Fritz Zwicky)利用光譜紅移測量了后髮座星系團中，各個星系相對於星系團的運動速度，他得出的結論支持了雅克布斯.卡普坦的假說。儘管科學家們對暗物質的研究已近一個世紀，證實了暗物質遍布於整個宇宙中、其總量是一般物質的6倍等等，可暗物質仍籠罩於重重神秘面紗之下，科學家們對它的了解比較有限、而且爭議極大。
  • NGC 1052-DF4星系的暗物質去哪了？終於找到隱秘證據
    去年，科學家發現它是第二個違反常理、沒有暗物質填充的星系，但不久後就有另一篇研究出面打槍前團隊參數設置錯誤，NGC 1052-DF4星系還是充滿暗物質的。現在哈勃太空望遠鏡的新數據終於拿到解釋了，該星系確實曾有暗物質，只不過被鄰近星系NGC 1035的引力剝離，也就是說後者正在撕裂它。
  • 物理學家在尋找暗物質暈在星系氣體中飛行時留下的痕跡
    對暗物質（一種未知且不可見的物質，被認為構成了宇宙中絕大多數物質）的探索正處於十字路口。儘管它是在近70年前提出的，並且經過了激烈的搜尋。科學家使用大型粒子對撞機、深地下探測器甚至太空儀器來搜尋它，但仍然不見蹤影其蹤跡。
  • 科學家發現一暗物質星系 99.99%物質神秘未知
    中國日報網8月26日電 據美國《華盛頓郵報》8月25日報導，科學家近日新發現了一個暗物質星系，其內部物質99.99%是神秘、未知的暗物質。這個星系名叫「蜻蜓44」，距離地球大約3億光年。「蜻蜓44」的質量和銀河系相當，但其能量僅有銀河系的1%。科學家推測，「蜻蜓44」只是眾多暗物質星系之中的一個。
  • 宇宙探索:人類看不見的,暗物質構成的虛空,才是這個宇宙的真身
    二，既然人類無法直接觀測到暗物質，那麼暗物質是如何被發現的呢？ 第一，愛因斯坦根據廣義相對論計算出：宇宙物質的平均密度必須達到5×10^-30克／立方釐米，這樣全宇宙才能保持穩定。後來經觀測得出，宇宙物質密度遠遠小於這個理論值，竟整整小了100倍。這樣就可推導出存在暗物質。