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古怪星系迫使暗物质理论接受考验 科学家们为此吵翻天

古怪星系迫使暗物质理论接受考验 科学家们为此吵翻天
  • 产品名称:古怪星系迫使暗物质理论接受考验 科学家们为此吵翻天
  • 产品简介:图片来源:ESA一个距离我们6500万光年远的小而暗淡的星系,正威胁着颠覆科学家们的整个暗物质范式,即无处不在的粒子被认为像一个隐藏的宇宙骨架一样渗透到宇宙......

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1图片来源:ESA

一个距离我们6500万光年远的小而暗淡的星系,正威胁着颠覆科学家们的整个暗物质范式,即无处不在的粒子被认为像一个隐藏的宇宙骨架一样渗透到宇宙中。他们认为,所有的星系都应该被更大质量的暗物质所包围,但是一群天文学家认为他们已经发现了独角兽般的星系,在那里恒星和气体是唯一的物质。

但耶鲁大学天文学家Pieter van Dokkum和自然界的同事们发表的头条见解中,发现这并不是故事的结局。它引发了在社交媒体上的激烈辩论。 “这不符合任何人的期望。”van Dokkum说, “每当你发现类似的东西时,突然间你就没有朋友了。”

这场争论最终落到科学期刊页面上,两组科学家对最初的说法提出质疑。他们认为这一星系实际上比团队认为的距离更近,并且其星团的速度尚未被正确计算。任何一种可能性都会使星系看起来更像是在附近宇宙中观察到的典型星系,暗示目前主导的暗物质观点仍然是目前最棒的见解。 “他们很可能是正确的,这确实是一个有趣的星系,需要更多的研究。”法国斯特拉斯堡大学的天文学家尼古拉斯·马丁说,“只是我们感觉,并且我认为它得有数据支撑,只是他们准备太仓促,有吹嘘之嫌。”

奇怪的星系,称为NGC 1052-DF2,看起来像一团模糊的光。马丁强调,可靠地估计它的质量是非常困难的。虽然它的大部分恒星都难以辨认,但在其偏远地区,Van Dokkum发现了10个明亮的圆点,众多恒星的球形团块称为“球状星团”,更容易测量。通过它们的运动给天文学家一个关于存在多大质量的信息,就像天文学家通过地球轨道运行速度来测量太阳的质量一样。 Van Dokkum和他的团队得到了最低质量估计,这意味着暗物质对星系的总质量贡献不大。

在一个推特帖子中,两个月后马丁和他的同事们进行了更详细的分析,他们认为Van Dokkum推断质量的技术有两个问题:首先,它抛出了一个不一致的球状星团,它的包含会产生不同的结果,而遗漏似乎很可疑。此外,没有更多数据,不确定性太大。他们声称,现在判断这个星系是没有暗物质还是有大量暗物质还为时尚早。上周,在德国海德堡举行的一次会议上,这一争论变成了外交辞令,马丁和Van Dokkum都受邀发言。“他们把我们的批评牢记在心。”马丁说,“我们并不是存心要与他们激烈争吵。”

Van Dokkum的团队最近收集了更多的观察结果,有助于打消对模糊不定的球状星团的疑虑。 “我们有新的数据显示[球状星团]更接近其他九个。”他说。 “我终于松了一口气。这个争论大部分消失了。”但对于马丁和其他天文学家来说,目前还没有定论。参加那次会议的加利福尼亚太平洋大学的天文学家Elisa Toloba碰巧在另外三个“超稀疏星系”有所发现,这是一种小而又扩展开的星系——类似于一个延伸成蓬松玉米饼大小,所以称之为“稀疏星系”。

“令人震惊的是,我们同时发布了如此类似的东西,却又发现了完全不同的东西。”她说, “我发现暗物质含量巨大。”尽管Toloba的三个星系具有与Van Dokkum相似的大小和亮度,但他和他的同事们发现,这些星系质量要小得多。考虑到他们的研究结果如何挑战近乎共识的观点,即关于星系在暗物质云中形成,马丁和其他几位天文学家引用了卡尔·萨根的话 —— “非凡的主张需要非凡的证据”,并表示证据的可靠性还有待观察。

另一种解释可能是,Van Dokkum的星系并不是一个异常值,它只是位于不同距离。这就是加那利群岛天体物理研究所的天文学家伊格纳西奥·特鲁希略所采取的方法。如果它实际上比预期更接近,那么星系没有明显暗物质,且它极其明亮和大的球状星团,似乎就没那么反常了。特鲁希略和他的同事使用五个独立的距离测量方法来证明,如果它更多的是离我们4200万光年之外,那么它将是一个更加正常的星系。

特鲁希略说,“当你发现这样一个简单的解释,如不同的距离解释一切,我们认为我们有一个非常重要的结果。”但是,他补充道,“如果我错了,我很高兴邀请Pieter van Dokkum去吃个饭。”Van Dokkum在他的博客上回复了特鲁希略的论文,并计划发表另一项研究,提供更详细的解释。他认为,如果银河系真的那么近,那么从哈勃太空望远镜拍摄的图像中,各个恒星会更加明显。

对Van Dokkum的研究批评也来自另一个角度:暗物质批评家。 “修正牛顿动力学”(MOND)的拥护者,这是暗物质假说的替代品,需要调整引力理论的规律,这与Van Dokkum的主张相矛盾,他声称他的星系由于质量惊人的小,无法用MOND解释。凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的天文学家斯泰西·麦克戈(Stacy McGaugh)认为,他们的基于MOND的计算不正确。 “很多人真的不喜欢他们对整个暗物质看法可能是错误的。”他说,“所以任何看起来跟MOND不相符的东西,他们很快就会抓住不放。”

马丁说,所有这些分歧都不是问题,毕竟这就是科学的运作方式。 “当论文第一次传开来时,气氛紧张,但科学是不同人之间的对话。这就是科学发展的方向。”每个人都同意一件事:如果Van Dokkum的结论得到证实,结果将是难以想象的。然后研究人员可以争先恐后地弄清楚他们错过了什么,以及这个奇异的星系是如何形成的。

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