由加那利天文研究所(IAC)和拉古納學(xué)院(ULL)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究首次發(fā)覺了一個(gè)沒有暗物質(zhì)的大質(zhì)量星體的證據(jù)。這一結(jié)果是對(duì)當(dāng)前宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的挑戰(zhàn)。這項(xiàng)研究發(fā)表在專業(yè)刊物《天文學(xué)與天體化學(xué)學(xué)》(and)上。
由IAC和拉古納學(xué)院(ULL)研究員塞巴斯蒂安-科梅隆(énComerón)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家小組發(fā)覺,NGC1277星體不包含暗物質(zhì)。這是一個(gè)大質(zhì)量星體(它的質(zhì)量是銀河系的數(shù)倍)第一次沒有顯示出宇宙中這些不可見成份的證據(jù)。科麥隆解釋說:"這一結(jié)果與目前公認(rèn)的包含暗物質(zhì)的宇宙學(xué)模型不符。"
一個(gè)被暗物質(zhì)光環(huán)映照的傳統(tǒng)星體(ESO325-G004)與NGC1277星體(右邊)的比較,后者搶占了重量標(biāo)尺上最重的藍(lán)籌股,而前者的質(zhì)量分布研究顯示其中不存在暗物質(zhì)。圖片來源:設(shè)計(jì)PérezDíaz(IAC).NGC1277的圖象:NASA,ESA,andM.(IAC).ESO325-G004的圖象:NASA,ESA,andTheTeam(STScI/AURA);J.(State)
在目前的標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型中,大質(zhì)量星體包含大量暗物質(zhì),這些物質(zhì)與正常物質(zhì)的互相作用形式不同;暗物質(zhì)存在的惟一證據(jù)是它對(duì)星體和附近二氧化碳形成的強(qiáng)悍引力,而這些互相作用是可以觀測(cè)到的。
NGC1277被覺得是"遺跡星體"的原型,這意味著它是一個(gè)沒有與毗鄰星體發(fā)生過互相作用的星體。這種類型的星體極其罕見,它們被覺得是宇宙初期產(chǎn)生的巨型星體的遺跡。
科梅隆解釋說:"殘余星體在幫助我們了解第一批星體是怎樣產(chǎn)生的方面具有重要意義,這也是我們決定用積分場(chǎng)波譜儀觀測(cè)NGC1277的誘因。"
研究小組從波譜中生成了運(yùn)動(dòng)圖,因而確定了星體內(nèi)質(zhì)量的分布,其直徑大概為20,000光年。研究結(jié)果表明,NGC1277的質(zhì)量分布與星體分布完全一致。由此天文與天體物理系,她們推測(cè),在觀測(cè)到的直徑范圍內(nèi),暗物質(zhì)不可能超過5%,雖然觀測(cè)結(jié)果與完全不存在暗物質(zhì)的情況一致。
"但是,按照目前的宇宙學(xué)模型預(yù)測(cè),像NGC1277這樣質(zhì)量的星體,其質(zhì)量中起碼有10%是暗物質(zhì),最多可達(dá)70%。"參與這項(xiàng)研究的IAC和ULL研究員伊格納西奧-特魯希略()強(qiáng)調(diào):"觀測(cè)結(jié)果與我們的預(yù)期之間的這些差別是一個(gè)謎,甚至可能是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型的挑戰(zhàn)。"
對(duì)于NGC1277中暗物質(zhì)的缺位,研究提出了兩種可能的解釋。"一種解釋是,這個(gè)星體所在的星體團(tuán)與周圍介質(zhì)的引力互相作用剝離了暗物質(zhì),"IAC和ULL的研究員AnnaFerré-Mateu評(píng)論說,她也參與了這項(xiàng)研究。"另一種情況是,在原星體碎片合并產(chǎn)生星體時(shí),暗物質(zhì)被逐出了星體系統(tǒng),因而形成了這個(gè)遺跡星體。"
這兩種解釋都不能讓研究報(bào)告的作者完全滿意,"為此,大質(zhì)量星體怎樣在沒有暗物質(zhì)的情況下產(chǎn)生的謎團(tuán)依然是個(gè)謎",科麥隆堅(jiān)持說。為了繼續(xù)研究這個(gè)懸案,研究小組計(jì)劃借助坐落加那利群島拉帕爾馬的羅克-德洛斯-穆查喬斯天文臺(tái)(Roquedelos)的威廉-赫歇爾望遠(yuǎn)鏡(,WHT)上的WEAVE儀器進(jìn)行新的觀測(cè)。
假如NGC1277不存在暗物質(zhì)這一結(jié)果得到否認(rèn),這么它將使人們對(duì)暗物質(zhì)的其他模型形成強(qiáng)烈的懷疑天文與天體物理系,即在這種模型中,萬有引力被改變了,星體內(nèi)部引力的主要部份是因?yàn)榇蟪叨热f有引力定理的微小變化導(dǎo)致的。特魯希略強(qiáng)調(diào):"雖然特定星體中的暗物質(zhì)可能會(huì)消失,但更改后的萬有引力定理必須是普遍的,它不可能有例外,因而,一個(gè)沒有暗物質(zhì)的星體就是對(duì)這類暗物質(zhì)代替理論的反駁。"