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        這顆遙遠(yuǎn)的星系根本是暗物質(zhì)?

        2012-01-27 09:54:24高鵬
        飛碟探索 2012年8期
        關(guān)鍵詞:暗物質(zhì)天文學(xué)家星系

        ■高鵬

        這顆遙遠(yuǎn)的星系根本是暗物質(zhì)?

        ■高鵬

        有一種物質(zhì)無人看得見,但又能在觀測中看到經(jīng)由它的重力造成的變形效應(yīng),從而得知該物質(zhì)的確存在。這就是天文學(xué)家給予暗物質(zhì)的描述。不過現(xiàn)在,同樣的描述或許也適用于一個極遙遠(yuǎn)、極微小,距離地球約100億光年,望遠(yuǎn)鏡根本看不到的星系。雖然看不到,但天文學(xué)家借由背景星系的光經(jīng)過它時發(fā)生的少許變形現(xiàn)象,仍然能夠偵測到這個不為人所見的星系的存在。這個暗衛(wèi)星星系是迄今在距離如此遙遠(yuǎn)的條件下,科學(xué)家能偵測到的質(zhì)量最小的天體。這顆暗衛(wèi)星星系的發(fā)現(xiàn)帶著些許意義:第一,它能幫助人類找到更多類似的天體;第二,它還可以協(xié)助驗(yàn)證或者推翻現(xiàn)有幾種宇宙學(xué)理論中,和宇宙結(jié)構(gòu)相關(guān)的一些推論。

        從事該研究的天文學(xué)家說,它真正的關(guān)鍵意義在于在后續(xù)發(fā)展下,可能出現(xiàn)的兩種可能性。第一種可能:假設(shè)我們再也找不到更多和它一樣的暗衛(wèi)星星系的話,這意味著先前關(guān)于暗物質(zhì)屬性的推論,恐將面臨局部改正。反之,與第一種可能性相對的第二種可能性是:如果我們找到的暗衛(wèi)星星系的數(shù)量符合仿真結(jié)果,也就是數(shù)量算是“相當(dāng)多”的話,那便能印證我們先前所知道的暗物質(zhì)屬性。

        既然有暗衛(wèi)星星系,那么誰是這顆暗衛(wèi)星星系所依附的主星系?它編號為JVASB1938+666,是一個距離地球極遙遠(yuǎn)的橢圓星系。研究團(tuán)隊(duì)原本便是希望運(yùn)用重力透鏡方法尋找一些遙遠(yuǎn)星系所具有的暗衛(wèi)星星系(這些衛(wèi)星星系因幾乎不發(fā)光或只發(fā)出很黯淡的光而得其名),前述這顆暗衛(wèi)星星系便是在科學(xué)家的努力搜尋中獲得的結(jié)果。研究團(tuán)隊(duì)使用的工具是夏威夷毛納基山頂上配備有自適應(yīng)光學(xué)儀器設(shè)備的凱克望遠(yuǎn)鏡。這是一種能自動追蹤星光的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),因?yàn)槟艽蠓鶖[脫地球大氣層造成的擾流及信號變形現(xiàn)象,觀測結(jié)果更為精準(zhǔn)。

        根據(jù)MIT團(tuán)隊(duì)的觀測結(jié)果,這兩個從地球視角看來似乎肩并肩的星系,其實(shí)距離地球仍稍有遠(yuǎn)近之別。因此,當(dāng)距離較近的那個(前述的暗衛(wèi)星星系,質(zhì)量較?。┬薪?jīng)較遠(yuǎn)的JVAS B1938+666前方時,因前者本身重力場的影響,能使地球上的觀測者看見后者所發(fā)出的光呈現(xiàn)扭曲變形的現(xiàn)象。這種變形有另一個好記的名稱,叫做“愛因斯坦環(huán)”。

        B1938+666星系受到重力透鏡作用,以凱克望遠(yuǎn)鏡在紅外線波段觀測下所看到的影像。具有所謂“愛因斯坦環(huán)”的變形

        由于愛因斯坦環(huán)的大小、形狀及亮度都和前景星系里質(zhì)量的整體分布息息相關(guān),所以運(yùn)用所觀測到的愛因斯坦環(huán)現(xiàn)象經(jīng)計(jì)算后便可得知,這個暗衛(wèi)星星系的質(zhì)量大約為太陽的2億倍。

        現(xiàn)有的數(shù)值仿真計(jì)算模型中,多數(shù)都認(rèn)為銀河系的衛(wèi)星星系應(yīng)該約有1萬顆,但其中只有30顆被觀測到。天文學(xué)家估計(jì),一種可能是因?yàn)槠渲械脑S多衛(wèi)星星系其實(shí)是由暗物質(zhì)構(gòu)成的,所以,若還是以常規(guī)方式觀測這群無影無蹤的星系,差不多算是自尋煩惱,注定沒有收獲。又或者是另一種可能性正在向我們招手:天文學(xué)中對于“星系究竟由什么物質(zhì)組成”的觀點(diǎn),現(xiàn)在已經(jīng)收到了一封可能必須修正的挑戰(zhàn)信。

        所謂矮星系,也就是衛(wèi)星星系的基本定義指的是,那些“掛在較大星系尾巴邊上、質(zhì)量較小的一些星系”。或許正由于它質(zhì)量小,并且質(zhì)量的大部分并非由恒星所貢獻(xiàn),而是由暗物質(zhì)所組成,因此,天文學(xué)家此次發(fā)現(xiàn)的遙遠(yuǎn)星體,才是如此的昏暗,甚至完全不可見。

        這個研究計(jì)劃的負(fù)責(zé)人威吉特表示,由于種種原因,這些暗星系無法形成很多很多的恒星,甚至于連一顆恒星都不能形成。因此,打從一開始,它們就是滯留在“暗”的境地里的一群。

        威吉特的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)用這樣的方法在宇宙其他區(qū)域進(jìn)行更多衛(wèi)星系的搜尋工作?;蛟S借由廣泛的資料搜集,能逐步揭曉暗物質(zhì)的廬山真面目。

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