这些“幽灵”星系失去了暗物质

本文原载于《量子杂志》。在距地球约6500万光年处，三座星系不是光芒四射的漩涡，而是由稀疏恒星照亮的苍白天体。耶鲁大学天体物理学家Michael Keim说，它们有一种“幽灵般的外表”。这三座弥漫星系DF2、DF4和DF9几乎不含暗物质。暗物质是维系宇宙大尺度结构的隐形黏合剂。伦敦国王学院的Shyam Balaji指出，几乎所有星系都由暗物质主导。研究人员以恒星运动估算质量后发现，它们暗物质都很少，仅凭少量普通物质便形成了少量恒星。2026年6月发表于《天体物理学报》的论文提出：从前两座常规星系相撞，气体和尘埃等普通物质缠绕聚集成团，几乎只受引力作用的暗物质却径直穿过，留下三座缺乏暗物质、难以形成新恒星的星系。一些科学家曾主张暗物质并不存在，只需修正对引力的理解。Keim作为作者之一表示，这一发现表明暗物质“不仅仅是对引力的某种修正”；若把普通物质与暗物质分开，缺少暗物质的星系理应难以形成恒星，而这正是这三座星系的情形。Balaji说，暗物质的缺失在某种意义上反倒成了暗物质存在的证据。暗物质由Fritz Zwicky在1930年代提出，并在1970年代由Vera Rubin发展，约占宇宙的27%、全部物质的85%。加州大学欧文分校的Daniel Whiteson说，它尚未被直接探测到，但已有许多独立证据表明它是一种物质。2018年，科学家利用夏威夷凯克天文台发现，DF2大小与银河系相当，但恒星约少200倍，暗物质至多只有预期的四百分之一，成为首个被发现的暗物质匮乏星系。2019年观测到同样缺少暗物质的DF4，2026年宣布DF9加入行列，其质量约相当于1亿个太阳，与仅含普通物质相符；若还充满暗物质，质量会高出约100倍。这三座星系沿一条线相邻。圣何塞州立大学的Aaron Romanowsky把这场对撞比作骑士比武：骑士与长矛相撞可能摔成一堆，马却继续全速奔驰。包括Whiteson在内的多名独立专家认为这一解释很有说服力，类似距地球38亿光年的子弹星系团，韦伯太空望远镜近期观测也支持这一判断。不过并非所有人都同意分离如何发生。伦敦大学学院的Kinwah Wu指出，它们并未显现碰撞后应有的流体状纤细特征，他猜想是在穿过一大群大质量星系时被剥去了全部暗物质。凯斯西储大学的Stacy McGaugh长期支持修正引力理论，更为怀疑，认为形成机制并不清楚，并称远古碰撞是一种说得通的起源。