由加那利天文研究所（IAC）和拉古納大學（ULL）領導的國際研究首次發現了一個沒有暗物質的大質量星系的證據。這一結果是對當前宇宙學標準模型的挑戰。這項研究發表在專業期刊《天文學與天體物理學》（Astronomy and Astrophysics）上。

由IAC 和拉古納大學（ULL）研究員塞巴斯蒂安-科梅隆（Sebastién Comerón）領導的科學家小組發現，NGC 1277星係不包含暗物質。這是一個大質量星系（它的質量是銀河系的數倍）第一次沒有顯示出宇宙中這種不可見成分的證據。科麥隆解釋說：”這一結果與目前公認的包含暗物質的宇宙學模型不符。”

一個被暗物質光環籠罩的傳統星系（ESO 325-G004）與NGC 1277 星系（左側）的比較，前者佔據了重量標尺上最重的板塊，而後者的質量分佈研究顯示其中不存在暗物質。圖片來源：設計Gabriel Pérez Díaz (IAC). NGC 1277 的圖像： NASA, ESA, and M. Beasley (IAC). ESO 325-G004 的圖像： NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (Washington State University)

在目前的標準宇宙學模型中，大質量星系包含大量暗物質，這種物質與正常物質的相互作用方式不同；暗物質存在的唯一證據是它對恆星和附近氣體產生的強大引力，而這種相互作用是可以觀測到的。

NGC 1277被認為是”遺跡星系”的原型，這意味著它是一個沒有與鄰近星係發生過相互作用的星系。這種類型的星系非常罕見，它們被認為是宇宙早期形成的巨型星系的遺跡。

科梅隆解釋說：”殘餘星系在幫助我們了解第一批星係是如何形成的方面具有重要意義，這也是我們決定用積分場光譜儀觀測NGC 1277 的原因。”

研究小組從光譜中生成了運動圖，從而確定了星系內質量的分佈，其半徑大約為20,000 光年。研究結果表明，NGC 1277 的質量分佈與恆星分佈完全一致。由此，他們推斷，在觀測到的半徑範圍內，暗物質不可能超過5%，儘管觀測結果與完全不存在暗物質的情況一致。

“然而，根據目前的宇宙學模型預測，像NGC 1277這樣質量的星系，其質量中至少有10%是暗物質，最多可達70%。”參與這項研究的IAC 和ULL 研究員伊格納西奧-特魯希略（Ignacio Trujillo）指出：”觀測結果與我們的預期之間的這種差異是一個謎，甚至可能是對標準模型的挑戰。”

對於NGC 1277 中暗物質的缺失，研究提出了兩種可能的解釋。”一種解釋是，這個星系所在的星系團與周圍介質的引力相互作用剝離了暗物質，”IAC 和ULL 的研究員Anna Ferré-Mateu 評論說，她也參與了這項研究。”另一種情況是，在原星系碎片合併形成星係時，暗物質被趕出了星系系統，從而產生了這個遺跡星系。”

這兩種解釋都不能讓研究報告的作者完全滿意，”因此，大質量星系如何在沒有暗物質的情況下形成的謎題仍然是個謎”，科麥隆堅持說。為了繼續研究這個謎團，研究小組計劃利用位於加那利群島拉帕爾馬的羅克-德洛斯-穆查喬斯天文台（Roque de los Muchachos Observatory）的威廉-赫歇爾望遠鏡（William Herschel Telescope，WHT）上的WEAVE 儀器進行新的觀測。

如果NGC 1277 不存在暗物質這一結果得到證實，那麼它將使人們對暗物質的其他模型產生強烈的懷疑，即在這些模型中，萬有引力被改變了，星系內部引力的主要部分是由於大尺度萬有引力定律的微小變化造成的。特魯希略指出：”儘管特定星系中的暗物質可能會消失，但修改後的萬有引力定律必須是普遍的，它不可能有例外，因此，一個沒有暗物質的星係就是對這類暗物質替代理論的駁斥。”