哈勃望远镜的新发现：破解暗物质消失之谜，不用修改引力定律了！

来自哈勃太空望远镜的新数据，为星系NGC1052-DF4的潮汐分裂提供了进一步的证据。这一结果解释了之前的一个发现：即这个星系“丢失”了大部分暗物质。通过研究银河系的光和球状星团分布，天文学家得出结论，邻近星系NGC1035的引力从NGC1052-DF4中剥离了暗物质，现在正在撕裂该星系。早在2018年一个由国际研究人员组成的研究团队，利用NASA/ESA哈勃太空望远镜和其他几个天文台首次发现：一个星系丢失了大部分暗物质。

现在星系NGC1052-DF2的发现，让天文学家们大吃一惊，因为人们知道暗物质（DM）是目前星系形成和演化模型中的关键组成部分。事实上，如果没有暗物质的存在，原始气体将缺乏足够的引力来开始坍塌和形成新的星系。现在，另一个“丢失”暗物质的星系NGC1052-DF4被发现，这进一步引发了天文学家对这些天体性质的激烈辩论。现在，新的哈勃望远镜数据被用来解释位于4500万光年之外NGC1052-DF4星系暗物质消失的原因。

星系暗物质消失之谜

澳大利亚新南威尔士大学的米雷娅·蒙特斯（Mireia Montes）带领一个国际天文学家团队，利用深度光学成像技术研究该星系。发现，失踪的暗物质可以用潮汐干扰效应来解释。邻近的大质量星系NGC1035引力正在撕裂NGC1052-DF4星系。在这个过程中，暗物质被移除，而恒星在稍后阶段感受到与另一个星系相互作用的影响。到目前为止，通过这种方式移除暗物质对天文学家来说仍然是隐藏的。因为它只能通过极深的图像才能观察到，这些图像可以揭示出极其微弱的特征。

蒙特斯解释说：我们通过两种方式使用哈勃望远镜，发现NGC1052-DF4星系正在经历一场相互作用，这包括研究银河系光线和银河系球状星团的分布。由于哈勃望远镜的高分辨率，天文学家们可以确定该星系中球状星团的数量。同时还有位于西班牙加那利群岛10.4米长的Gran Telescopio Canarias(GTC)望远镜和IAC80望远镜也被用来通过进一步研究数据来补充哈勃望远镜的观测。西班牙Astrofísica de Canarias研究所的研究小组成员Raúl Infante-Sainz解释说：

仅仅花大量时间观察这个物体是不够的，需要仔细处理这些数据才是至关重要的。因此，重要的是我们不能只用一个望远镜/仪器，而是要用几个(地面和空间)望远镜来进行这项研究。有了哈勃望远镜的高分辨率，可以识别球状星团，然后用GTC光度法来获得物理性质。球状星团被认为是在形成星系的密集恒星形成过程中形成，球状星团很容易被观测到。通过这种方式，通过研究和描述NGC1052-DF4星系中星系团的空间分布，天文学家可以深入了解星系本身的现状。

解决天文学难题

这些星系团的排列表明它们正被从所在星系“剥离”，这支持了潮汐崩塌正在发生的结论。通过研究星系的光，天文学家们还发现了“潮汐尾巴”的证据，潮汐尾巴是由远离NGC1052-DF4星系的物质形成，这进一步支持了这是一次分裂事件的结论。进一步的分析得出结论，银河系的中心部分没有受到影响，银河系中只有7%的恒星质量存在于这些潮汐尾巴中(∼7%)。这意味着，比恒星密度低的暗物质以前优先从银河系中剥离，现在外层恒星成分也开始被剥离。

这一结果是一个很好的迹象，表明虽然星系中的暗物质已经从星系中蒸发掉，但恒星现在才刚刚开始遭受破坏机制的影响。随着时间的推移，NGC1052-DF4将被NGC1035周围的大系统蚕食，至少部分恒星会自由漂浮在深空中。支持潮汐分裂机制证据的发现，作为星系暗物质失踪的解释，不仅解决了一个天文学难题，也让天文学家松了一口气，不然科学家将不得不修改我们对万有引力定律的理解。这一发现使现有关于星系如何形成和演化的知识与最有利的宇宙学模型相一致。

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博科园｜研究/来自：ESA/Hubble Information Centre

参考期刊《arxiv》《天体物理学》

Cite：arXiv:2010.09719

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