​《自然天文学》：中国科学家在银河系周围发现近二十个矮星系

《自然天文学》：中国科学家在银河系周围发现近二十个矮星系

新发现的奇特矮星系之一—— UGC7920。 图片来源：DECaLS-DR8

暗物质主导了结构形成， 星系在由暗物质主导的暗晕中形成和演化。图示为超级计算机模拟的结构形成，边长大概2亿光年。 从黑色、绿色、黄色、粉色到白色显示了密度从低到高的变化，暗晕对应于白色的高密度区域。

（报道）据俄罗斯卫星网：中国科学家在银河系周围发现近二十个矮星系，其中暗物质要么完全不存在，要么数量不足以被望远镜“看见”。天体照片及相关描述发表在科学期刊《自然天文学》（Nature Astronomy）上。

研究人员写道：“这些天体中有14个位于空旷的角落，与明亮的大型星系和其他密集物质簇相距很远。它们的发现使人们对描述星系形成过程的现代宇宙论产生了怀疑。”

大约半个世纪前，天文学家认为，宇宙主要由我们能看到和“感觉到”的物质组成。对于恒星在附近星系外围移动速度的初步观察表明，事实并非如此。事实证明，恒星运动的速度大约是理论预测值的十倍，该理论值基于所有恒星、气体团簇、黑洞和其他天体的质量。

天体物理学家认为，这种神秘的差异可以借助所谓的暗物质来解释。暗物质是一种特殊的看不见且几乎摸不到的物质，占宇宙总质量的75%。根据科学家目前的想法，每个星系中暗物质的含量是可见物质的8至10倍。它不仅为星系提供了巨大的质量，还使其中的恒星保持在原位，防止其“跑开”。

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（报道）据科技日报北京11月26日电：中国科学院国家天文台等单位的研究人员发现，在近邻宇宙有一类特殊的矮星系，在其几万光年的半径内，主要由重子物质构成，暗物质只占其中一小部分。这与目前在标准宇宙学模型下的矮星系形成理论预言相违背，从而对冷暗物质的假设提出质疑，对经典的矮星系形成理论提出挑战。相关研究成果26日在线发表于《自然·天文》杂志上。

在以暗能量和冷暗物质主导的标准宇宙学模型下，星系在暗物质晕中形成和演化。在大质量的系统中，重子比例可达到宇宙的平均值，这一比例随着暗晕质量的减小迅速降低。“由于低质量系统束缚重子的能力比较弱，在矮星系系统中，通常认为其重子物质含量相对于暗物质是非常少的，这也在银河系和本星系群的卫星星系中得到证实。不同于大的星系，在这些卫星星系中，即使在其几千光年半径内，都是暗物质主导的。”中国科学院国家天文台研究员郭琦说。

然而，研究发现了一类特殊的矮星系，不同于以往的观测数据和数值模拟的预言结果，这些矮星系在中性氢覆盖的区域（几万光年）都是由重子物质主导的。在典型的矮星系系统中，在该尺度上的暗物质质量是重子物质质量的十到几百倍。特别的是，研究发现的这类矮星系大部分是孤立系统，并不会受到外界环境的影响。目前，在标准宇宙学模型下，还没有任何理论或者数值模拟能够解释这类星系的形成。

郭琦表示，这一发现对标准宇宙学模型，以及该模型下的星系形成理论提出了重大质疑，促使人们重新审视暗物质的本质，温暗物质或者绒毛暗物质模型或许更易于解释此类矮星系的形成。

相关报道：中国科学家发现一类特殊矮星系 对暗物质本质提出质疑

（报道）据中新网北京11月26日电（孙自法 黄京一）：中国科学院国家天文台26日发布消息说，该台郭琦研究员科研团队联合北京大学和清华大学科研团队共同研究发现，在近邻宇宙有一类特殊的矮星系，在其几万光年的半径内，都主要由重子物质构成，暗物质只占其中一小部分。

这一重要发现与目前在标准宇宙学模型下的矮星系形成理论预言相违背，从而对暗物质的本质提出质疑，也对经典的矮星系形成理论提出挑战。北京时间当天凌晨，中国天文学家完成的这项天文学成果获国际权威科学期刊《自然·天文》在线发表。

郭琦研究员介绍说，在以暗能量和暗物质主导的标准宇宙学模型下，星系在暗物质晕中形成和演化。在矮星系系统中，通常认为其重子物质含量相对于暗物质非常少，这也在银河系和本星系群的卫星星系中得到证实。遗憾的是，由于矮星系的光度非常暗，目前关于矮星系中的动力学研究只能局限在非常近邻的宇宙中，大部分在本星系群内或者本星系群周围。

她领导的科研团队结合斯隆数字化光学巡天和阿雷西博射电望远镜(Arecibo)的中性氢巡天结果，首次对本星系群外矮星系的动力学展开统计研究，发现了一类特殊的矮星系，不同于以往的观测数据和数值模拟的预言结果，最新发现的这类矮星系在中性氢覆盖的区域都由重子物质主导。中性氢覆盖区域通常在几万光年，在典型的矮星系系统中，该尺度上的暗物质质量是重子物质质量的十到几百倍。科研团队还发现，这类矮星系大部分是孤立系统，并不会受到外界环境的影响。目前，在标准宇宙学模型下，还没有任何理论或者数值模拟能够解释这类矮星系的形成。

郭琦表示，这一特殊矮星系的发现，对标准宇宙学模型以及该模型下的星系形成理论提出了重大质疑，将促使人们重新审视暗物质的本质——温暗物质或模糊(Fuzzy)暗物质模型或许更易于解释此类矮星系的形成。另一方面，极端条件下的重子过程也提供一种可能的解释。不过，回答这些问题还将需要进一步借助更先进望远镜的观测研究。

相关报道：科学家发现“另类”矮星系 挑战经典矮星形成理论

（报道）据光明网：11月26日凌晨，国际科学期刊《自然·天文》（Nature Astronomy）在线发布我国天文学家的一项重要发现：他们发现在近邻宇宙有一类特殊的矮星系，在其几万光年的半径内，都主要由重子物质构成，暗物质只占其中一小部分。这与目前在标准宇宙学模型下的矮星系形成理论预言相违背，从而对冷暗物质的本质提出质疑，对经典的矮星系形成理论提出挑战。该工作以中国科学院国家天文台科研团队为首，联合北京大学和清华大学的科研团队共同完成。

在以暗能量和冷暗物质主导的标准宇宙学模型下，星系在暗物质晕中形成和演化。在大质量的系统中，重子比例可达到宇宙的平均值，这一比例随着暗晕质量的减小迅速降低。由于低质量系统束缚重子的能力比较弱，在矮星系系统中，通常认为其重子物质含量相对于暗物质是非常少的，这也在我们银河系和本星系群的卫星星系中得到证实。不同于大的星系，在这些卫星星系中，即使在半光半径之内，都是暗物质主导的。遗憾的是，由于矮星系的光度非常暗，目前关于矮星系中的动力学研究只能局限在非常近邻的宇宙中，大部分在本星系群内或者本星系群周围。

以中国科学院国家天文台郭琦研究员为首的科研团队，结合斯隆数字化光学巡天和Arecibo的中性氢巡天结果，首次对本星系群外的矮星系的动力学展开统计研究。他们发现了一类特殊的矮星系，不同于以往的观测数据和数值模拟的预言结果，这些矮星系在HI覆盖的区域都是由重子物质主导的。中性氢覆盖区域通常在几万光年，在典型的矮星系系统中， 该区域的暗物质质量是重子物质质量的十到几百倍。特别地，他们发现的这类矮星系大部分是孤立系统，并不会受到外界环境的影响。目前，在标准宇宙学模型下，没有任何理论或者数值模拟能够解释这类星系的形成。

这一发现对标准宇宙学模型，以及该模型下的星系形成理论提出了重大质疑，促使人们重新审视暗物质的本质——温暗物质或者Fuzzy暗物质模型将更易于解释此类矮星系的形成。另一方面， 极端条件下的重子过程也提供了可能的一种解释。回答这些问题将需要进一步借助更先进的望远镜。