翻译丨于波
校对丨其奇
稿源丨The Guardian
一个遥远的星系似乎完全没有暗物质，令天文学家困惑不已，宇宙中这种最难以捉摸的物质也更显神秘。
天文学家从未在任何地方直接观察到暗物质，就算一小块天空中没有暗物质，似乎也没什么大不了的。然而，当前大多数的宇宙理论认为，只要有普通物质的地方，就应该有暗物质。而新发现的这个星系是例外，显得颇为奇怪。
“从未见过像这样的事情，”耶鲁大学教授、该研究资深作者彼得·范多克姆（Pieter van Dokkum）说，“它违背了我们对星系形成过程的普遍看法。”
科学家根据暗物质对可见物体的引力作用，推测出暗物质的存在。据估计，暗物质远多于普通物质，是后者的5倍。
最清晰的一些证据是通过追踪星系外围的恒星得出的。这些恒星绕轨运行的速度似乎始终快于它们的逃逸速度（如果达到超逸速度，恒星就应该摆脱引力的束缚，飞向宇宙空间）。这说明，有看不见但质量很大的东西把这些恒星束缚在轨道上。
在银河系，暗物质大概是普通物质的30倍。最新的观测聚焦于一个超稀疏星系，也就是很大但几乎没有任何恒星的星系。该星系编号为NGC 1052-DF2。
这支研究团队追踪了10个明亮星团的运行情况，发现它们的速度远低于预期。“它们看起来就像是原地不动，”范多克姆说。
根据运行速度推断，NGC 1052-DF2星系的质量上限比预期低了400倍。“就算有暗物质，数量也非常少，”范多克姆解释道，“这个星系的恒星占到该星系质量的全部，似乎没有为暗物质留下任何余地。”
但这项研究的作者说，发现没有暗物质的星系，反而可以算是暗物质可能确实存在的证据。此话似乎自相矛盾。关于高速绕轨运行的恒星，另一个解释是，人们对引力随距离增大而减小的方式理解有误。但如果是这样的话，所有星系都应该遵循同样的模式。
并未参与这项研究的伦敦大学学院宇宙学家安德鲁·庞岑（Andrew Pontzen）说：“其他的引力理论往往倾向于重现典型的星系，这意味着它们很难解释任何新的或者反常的事情。”
这项研究还引发了有关星系最初如何形成的疑问。当前的主流观点认为，由于暗物质在宇宙中占据主导地位，更加致密的暗物质团可能提供了最初的种子，使早期宇宙中的物质聚集在一起，最终形成恒星和星系。“这相当于把暗物质视为脚手架，所有星系都建立在这个基础之上，”范多克姆说，“暗物质不单单是星系的一个组成部分，与其说是旋臂，不如说是基本骨架，宇宙中所有的结构都以此为基础。”
哥伦比亚大学天文学教授耶利米·奥斯特里克（Jeremiah Ostriker）认为，这项研究意义重大。“主流观点认为，气体落入暗物质的光晕或团块，形成恒星和星系，”他说，“而NGC 1052-DF2星系显然是通过其他某种方式形成的。”
人们作出了各种猜测，包括该星系内曾发生碰撞或灾难性事件，导致暗物质被一扫而空。
范多克姆和同事利用低成本的蜻蜓远摄阵列，发现了NGC 1052-DF2星系。该远摄阵列由48个商用相机和长焦镜头组成。
从最初的影像中，只能看到夜空中有模模糊糊的一团，但使用双子星多目标光谱仪和凯克望远镜进行更细致的观测后，他们能够圈定该星系内的星团，追踪它们的运行。现在，这支研究团队开始观察其他的超稀疏星系，看看这些星系是否同样缺乏暗物质。
这项研究发表于《自然》杂志。
