7500萬光年外星系的異常行為,讓科學家感受到了頭頂的烏云

天空之城 2022/10/17 檢舉 我要評論

一個來自歐洲的天文科研團隊發現,「天爐座」星系團內的矮星系好像不含「暗物質」。不僅如此,它們的表現反倒符合「修改牛頓動力學」的預言。這似乎暗示宇宙中可能并沒有所謂的「暗物質」。

「天爐座」星系團距離地球約7500萬光年,其內部包含大量矮星系。矮星系是指那些既小又暗的星系。它們的數量眾多,通常依附在較大星系的身邊,故而也容易受到大星系引力的影響。

「天爐座「星系團矮星系NGC1427A。如果存在「暗物質」,那它的一些特征就不應該存在。ESO

研究人員對大星系作用在這些矮星系身上的引力潮汐效應進行了研究。潮汐效應因天體不同部位受到的外部引力存在差異而產生。在很多情況下,潮汐效應會導致天體變形甚至解體。

觀測結果顯示「天爐座」星系團內的矮星系扭曲幅度很大,似乎頗受星系團內復雜引力環境的擾動。這是一個反常現象,因為根據通行的理論,所有星系都有一個「暗物質」暈。「暗物質」暈能夠提供額外的質量,保護星系在一定程度上不因外部引力的擾動而變形或解體。

研究人員對這些矮星系被擾動的預期幅度進行了考察。星系團中星系被擾動的幅度取決于星系本身的特點,以及星系與星系團引力中心的距離。理論上體積較大質量較小的星系,以及那些較靠近星系團引力中心的星系更容易被擾動。

在得到了星系被擾動的預期幅度值之后,研究人員又將其與歐洲南方天文台的實際觀測結果進行了對比。

結果令人驚訝。觀測結果與預期值并不符合。研究人員表示假如「暗物質」理論成立,那麼「天爐座」星系團中的矮星系們應該早就不存在了。星系團中心引力強度只需達到矮星系自身引力強度的1/64,這些星系就會被其帶來的潮汐效應撕碎。而這也與此前的研究矛盾。此前的研究認為,能夠導致矮星系瓦解的外部引力強度,至少需要等同于星系自身的引力強度。

據此研究人員認為,通行理論無法自洽地解釋「天爐座」星系團矮星系的被擾動特征。但當他們嘗試用「修改牛頓動力學」進行分析時,情況又有了有趣的變化。

「修改牛頓動力學」是一種試圖通過修改經典理論以求其符合觀測結果的嘗試。持此觀點的學者認為宇宙中并不存在「暗物質」,星系也沒有「暗物質」暈。我們在宇宙中觀察到的種種異常,是因為引力的強度會在某種特定情況下發生變化。

按照通常的看法,失去了「暗物質」暈的矮星系在星系團內部根本無法幸存。但是出人意料的是,「修改牛頓動力學」對矮星系被擾動幅度的預測,卻與實際觀測結果驚人一致。

「暗物質」理論在星系動力學和演化的研究中有舉足輕重的地位,大部分科學家也堅信其有很強的合理性。但是在實際觀測中,宇宙所表現出來的特點與「暗物質」理論不相符合的案例近年也有越來越多的趨勢。

「暗物質」這朵讓人惴惴不安的烏云,究竟還會在現代宇宙學的頭頂上盤旋多久呢?

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