學界的一個普遍共識是，迄今發現的的星系中，大部分質量都由看不見、摸不到的暗物質組成。但是最近幾年，天文學家發現了兩個令人頗為費解的例外——其暗物質含量幾可忽略不計。不過加州大學河濱分校（UCR）的一支研究團隊，已經對這種謎題給出了一個解釋——其正在被附近一個更大的星系所剝離。

哈勃拍攝的NGC1052-DF2 星系快照（來自：NASA / ESA / Pieter van Dokkum）

宇宙包含大量不可見物質的設想，最早可追溯到1930 年代。當時的天文學家發現，遙遠星系的運動速度，較其可見質量要快得多。這意味著背後有比他們所能看到的大得多的幕後質量，也就是所謂的“暗物質”。

在那以後的幾十年裡，天文學不斷通過觀測來證明暗物質的存在。儘管暗物質本體仍難以被找到，但支撐該設想的一些最有力證據，反而就在於這種似存非存的神秘性。

2018 年的時候，天文學家公佈了一項令人驚訝的發現—— 一個幾乎不存在暗物質的NGC 1052-DF2（簡稱DF2）矮星系。其可見物質的佔比之高，或可由其相對緩慢的運動速度來解釋。然後第二年的時候，天文學家又發現了另一個類似的輕星系，它就是NGC 1052-DF4（簡稱DF4）。

這些“例外”為暗物質理論提供有力的支撐，畢竟此前反對者一直懷疑其源於錯誤的模型計算。若真如此，反對者又難以解釋為何這套理論幾乎適用於所有星系。

現在，來自加州大學河濱分校（UCR）的一項新研究，就深入調查了這些星系中的暗物質可能消失於何處。據悉，DF2和DF4都屬於衛星星系，其繞著更大的NGC 1052而運轉。天文學家認為，大星系的潮汐力，正在質量從輕星系中抽離。

首席研究員於海波表示：“人們普遍認為，暗物質在銀河系的整體質量中占主導地位。但針對DF2 和DF4 的觀測表明，它們的暗物質與恆星質量之比近乎為1，只有預期的1/300 。為解釋這一巨大的差異，我們認為DF2 和DF4 可能正在受到NGC 1052 大星系的潮汐力作用，使之剝離了大部分的質量”。

通過兩種建議的暗物質類型來模擬三個星系之間的相互作用，似乎可對這種過程的機理給出較為靠譜的解釋。不過在業內超前的一些研究中，仍引入了一些有趣的觀點。

比如某些模型表明暗物質處於“冷態”，例子移動緩慢且彼此間的相互作用不大。然而近期的理論表明，可能有一種新的“暗能量”將它們強烈地相互維繫到了一起。這兩種觀點都解釋了宇宙的大尺度結構，但對銀河系中心的暗物質具有不同的含義。

通過用兩種類型的暗物質對矮星系進行建模，研究人員發現潮汐剝離在兩種情況下都可以起作用。對於自相互作用的暗物質而言，這樣也可能更易理解。猜測這種相互作用把更多的暗物質粒子從星系中心推到外部區域，使之能夠更輕鬆地被剝離。

於海波補充道：“即使經歷了潮汐演化，典型的冷暗物質光暈，在內部區域仍然顯得過於龐大”。

即便如此，還是有其它研究給出了不同的結論，比如認為DF2 根本不缺少暗物質，並將差異全部歸因於星系距離的錯誤計算。

但無論怎樣，新研究還是讓我們對奇異的NGC 1052 星系系統有了更加深入的了解。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

原標題為《Self-Interacting Dark Matter and the Origin of Ultradiffuse Galaxies NGC1052-DF2 and -DF4》。