星團的「黑暗面」
2021-02-15 星空天文位於智利的甚大望遠鏡最近在巨型星系「半人馬座 A」周圍發現了一種「黑暗」的球狀星團。這些神秘的天體看上去和普通星團沒什麼差別，但是質量更大。出人意料的是，它們可能含有大量暗物質，或大質量黑洞。這一切都讓人難以理解。
球狀星團是由成千上萬顆恆星組成的巨型球狀天體，通常圍繞著星系運行。它們屬於宇宙中最古老的恆星系統，能夠在星系成長演化的整個過程中倖存下來。
智利聖地牙哥天主教大學的博士生 Matt Taylor 以歐洲南方天文臺研修生的身份主持了該項研究。他說：「球狀星團及其成員星是了解星系形成及演化的關鍵。幾十年以來，天文學家一直認為構成某個球狀星團的恆星年齡都大致相同，且有相似的化學成份——但現在我們知道在星團家族中還存在著陌生面孔和更為複雜的傢伙。」
橢圓星系「半人馬座 A」（又名 NGC 5128）是離銀河系最近的巨型星系，科學家估計這個星系內有多達 2000 個球狀星團。這些星團中的大部分都比銀河系周圍的 150 多個球狀星團明亮，質量也更大。
Matt Taylor 及其小組用位於智利北部帕納瑞天文臺 ESO 甚大望遠鏡的 FLAMES 儀器對「半人馬座 A」周圍 125 個球狀星團樣本進行了更為細緻的研究。
他們觀測確定了這些星團的質量，並將結果和星團的亮度進行了比較。
在這項新的研究中，大部分星團的亮度和事先估計的一樣，是與其質量呈正比的——星團包含恆星越多，它的亮度就越強，質量也越大。但是有一些球狀星團的表現非常奇怪：它們的質量要遠遠大於其亮度所對應的值。更奇怪的是，這些異常的星團質量越大，它們所含物質中「黑暗」的成份就越多。這些星團內存在著一些黑暗的東西，隱秘而巨大。是什麼呢？
巨型星系「半人馬座 A」的廣域影像。
有幾種可能性。也許這些黑暗星團內含黑洞，或其他黑暗的恆星殘骸。這可能是它們部分質量被隱藏起來的一部分原因，但是該小組推斷說，事實並不止於此。問題的關鍵是，它們內部是否有暗物質？通常認為，這種神秘物質在球狀星團內是十分缺乏的，但也許有某種未知的原因，使暗物質團塊在某些星團的中心得以保留。如果是這樣，那就能夠對觀測結果加以解釋，但是卻不符合傳統的理論。
該研究的合作者 Thomas Puzia 說：「這些星團所含的質量，出乎意料地高於其所含恆星質量的總和，這一發現暗示可能存在著多個不同的球狀星團家族，它們的形成歷史各不相同。某些星團從各方面看都是普通的球狀星團，但是事實可能並不如我們看到的那樣。」
這些天體是一個謎。該小組又對其他星系中的球狀星團開始了更為廣泛的調查和研究，有跡象表明這類黑暗星團可能無所不在。
Matt Taylor 說：「我們可能發現了一種新型的神秘星團！這表明我們仍然需要更加深入地研究球狀星團形成過程中的方方面面。這是一個非常重要的成果，現在我們要做的，就是在其他星系中尋找更多的此類黑暗星團。」
文/歐洲南方天文臺
譯/老孫
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