中國科研團隊研究發現一類特殊矮星系 對暗物質本質提出質疑

中新網北京11月26日電 (孫自法 黃京一)中國科學院國家天文臺26日發布消息說，該臺郭琦研究員科研團隊聯合北京大學和清華大學科研團隊共同研究發現，在近鄰宇宙有一類特殊的矮星系，在其幾萬光年的半徑內，都主要由重子物質構成，暗物質只占其中一小部分。

暗物質主導了結構形成，星系在由暗物質主導的暗暈中形成和演化。圖示為超級計算機模擬的結構形成，邊長大概2億光年。國家天文臺 供圖

這一重要發現與目前在標準宇宙學模型下的矮星系形成理論預言相違背，從而對暗物質的本質提出質疑，也對經典的矮星系形成理論提出挑戰。北京時間當天凌晨，中國天文學家完成的這項天文學成果獲國際權威科學期刊《自然·天文》在線發表。

郭琦研究員介紹說，在以暗能量和暗物質主導的標準宇宙學模型下，星系在暗物質暈中形成和演化。在矮星系系統中，通常認為其重子物質含量相對于暗物質非常少，這也在銀河系和本星系群的衛星星系中得到證實。遺憾的是，由于矮星系的光度非常暗，目前關于矮星系中的動力學研究只能局限在非常近鄰的宇宙中，大部分在本星系群內或者本星系群周圍。

她領導的科研團隊結合斯隆數字化光學巡天和阿雷西博射電望遠鏡(Arecibo)的中性氫巡天結果，首次對本星系群外矮星系的動力學展開統計研究，發現了一類特殊的矮星系，不同于以往的觀測數據和數值模擬的預言結果，最新發現的這類矮星系在中性氫覆蓋的區域都由重子物質主導。中性氫覆蓋區域通常在幾萬光年，在典型的矮星系系統中，該尺度上的暗物質質量是重子物質質量的十到幾百倍。科研團隊還發現，這類矮星系大部分是孤立系統，并不會受到外界環境的影響。目前，在標準宇宙學模型下，還沒有任何理論或者數值模擬能夠解釋這類矮星系的形成。

新發現的奇特矮星系之一——UGC7920。(圖片來源：DECaLS-DR8)國家天文臺 供圖

郭琦表示，這一特殊矮星系的發現，對標準宇宙學模型以及該模型下的星系形成理論提出了重大質疑，將促使人們重新審視暗物質的本質——溫暗物質或模糊(Fuzzy)暗物質模型或許更易于解釋此類矮星系的形成。另一方面，極端條件下的重子過程也提供一種可能的解釋。不過，回答這些問題還將需要進一步借助更先進望遠鏡的觀測研究。