哈勃望遠鏡的新發(fā)現(xiàn)：破解暗物質(zhì)消失之謎，不用修改引力定律了！

來自哈勃太空望遠鏡的新數(shù)據(jù)，為星系NGC1052-DF4的潮汐分裂提供了進一步的證據(jù)。這一結(jié)果解釋了之前的一個發(fā)現(xiàn)：即這個星系“丟失”了大部分暗物質(zhì)。通過研究銀河系的光和球狀星團分布，天文學家得出結(jié)論，鄰近星系NGC1035的引力從NGC1052-DF4中剝離了暗物質(zhì)，現(xiàn)在正在撕裂該星系。早在2018年一個由國際研究人員組成的研究團隊，利用NASA/ESA哈勃太空望遠鏡和其他幾個天文臺首次發(fā)現(xiàn)：一個星系丟失了大部分暗物質(zhì)。

現(xiàn)在星系NGC1052-DF2的發(fā)現(xiàn)，讓天文學家們大吃一驚，因為人們知道暗物質(zhì)（DM）是目前星系形成和演化模型中的關(guān)鍵組成部分。事實上，如果沒有暗物質(zhì)的存在，原始氣體將缺乏足夠的引力來開始坍塌和形成新的星系?，F(xiàn)在，另一個“丟失”暗物質(zhì)的星系NGC1052-DF4被發(fā)現(xiàn)，這進一步引發(fā)了天文學家對這些天體性質(zhì)的激烈辯論?，F(xiàn)在，新的哈勃望遠鏡數(shù)據(jù)被用來解釋位于4500萬光年之外NGC1052-DF4星系暗物質(zhì)消失的原因。

星系暗物質(zhì)消失之謎

澳大利亞新南威爾士大學的米雷婭·蒙特斯（Mireia Montes）帶領(lǐng)一個國際天文學家團隊，利用深度光學成像技術(shù)研究該星系。發(fā)現(xiàn)，失蹤的暗物質(zhì)可以用潮汐干擾效應來解釋。鄰近的大質(zhì)量星系NGC1035引力正在撕裂NGC1052-DF4星系。在這個過程中，暗物質(zhì)被移除，而恒星在稍后階段感受到與另一個星系相互作用的影響。到目前為止，通過這種方式移除暗物質(zhì)對天文學家來說仍然是隱藏的。因為它只能通過極深的圖像才能觀察到，這些圖像可以揭示出極其微弱的特征。

蒙特斯解釋說：我們通過兩種方式使用哈勃望遠鏡，發(fā)現(xiàn)NGC1052-DF4星系正在經(jīng)歷一場相互作用，這包括研究銀河系光線和銀河系球狀星團的分布。由于哈勃望遠鏡的高分辨率，天文學家們可以確定該星系中球狀星團的數(shù)量。同時還有位于西班牙加那利群島10.4米長的Gran Telescopio Canarias(GTC)望遠鏡和IAC80望遠鏡也被用來通過進一步研究數(shù)據(jù)來補充哈勃望遠鏡的觀測。西班牙Astrofísica de Canarias研究所的研究小組成員Raúl Infante-Sainz解釋說：

僅僅花大量時間觀察這個物體是不夠的，需要仔細處理這些數(shù)據(jù)才是至關(guān)重要的。因此，重要的是我們不能只用一個望遠鏡/儀器，而是要用幾個(地面和空間)望遠鏡來進行這項研究。有了哈勃望遠鏡的高分辨率，可以識別球狀星團，然后用GTC光度法來獲得物理性質(zhì)。球狀星團被認為是在形成星系的密集恒星形成過程中形成，球狀星團很容易被觀測到。通過這種方式，通過研究和描述NGC1052-DF4星系中星系團的空間分布，天文學家可以深入了解星系本身的現(xiàn)狀。

解決天文學難題

這些星系團的排列表明它們正被從所在星系“剝離”，這支持了潮汐崩塌正在發(fā)生的結(jié)論。通過研究星系的光，天文學家們還發(fā)現(xiàn)了“潮汐尾巴”的證據(jù)，潮汐尾巴是由遠離NGC1052-DF4星系的物質(zhì)形成，這進一步支持了這是一次分裂事件的結(jié)論。進一步的分析得出結(jié)論，銀河系的中心部分沒有受到影響，銀河系中只有7%的恒星質(zhì)量存在于這些潮汐尾巴中(～7%)。這意味著，比恒星密度低的暗物質(zhì)以前優(yōu)先從銀河系中剝離，現(xiàn)在外層恒星成分也開始被剝離。

這一結(jié)果是一個很好的跡象，表明雖然星系中的暗物質(zhì)已經(jīng)從星系中蒸發(fā)掉，但恒星現(xiàn)在才剛剛開始遭受破壞機制的影響。隨著時間的推移，NGC1052-DF4將被NGC1035周圍的大系統(tǒng)蠶食，至少部分恒星會自由漂浮在深空中。支持潮汐分裂機制證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，作為星系暗物質(zhì)失蹤的解釋，不僅解決了一個天文學難題，也讓天文學家松了一口氣，不然科學家將不得不修改我們對萬有引力定律的理解。這一發(fā)現(xiàn)使現(xiàn)有關(guān)于星系如何形成和演化的知識與最有利的宇宙學模型相一致。

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博科園｜研究/來自：ESA/Hubble Information Centre

參考期刊《arxiv》《天體物理學》

Cite：arXiv:2010.09719

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