天文学家发现了一个有史以来最神秘的星系——一个名为CDG-2的暗淡幽灵般的天体,几乎完全由暗物质构成。它位于3亿光年外的英仙座星系团中,其发现方式非同寻常:并非通过其恒星,而是依靠四个紧密排列、如同宇宙面包屑痕迹的球状星团。
这些隐藏天体中的一个,名为CDG-2,可能位列迄今发现的最由暗物质主导的星系之中。(暗物质是一种不可见的物质形式,不反射、不发射也不吸收光线。)这一发现发表在《天体物理学期刊快报》上。
天文学家如何发现CDG-2
发现如此昏暗的星系极具挑战性。加拿大多伦多大学的David Li及其同事依靠先进的统计分析来搜寻线索。他们不是直接寻找微弱的星光,而是寻找球状星团的紧密集合体。球状星团是通常围绕星系运行的、致密且呈球形的恒星集合。这些星团可以作为标记,暗示附近可能隐藏着一个昏暗的星系。
利用这种方法,研究团队识别出了10个先前已确认的低表面亮度星系,以及另外两个暗星系候选体。
利用哈勃、欧几里德和昴宿星团望远镜确认星系
为了验证其中一个候选体,天文学家们动用了三座强大的观测设备:美国宇航局的哈勃空间望远镜、欧空局的欧几里德空间天文台,以及位于夏威夷的地基昴宿星团望远镜。哈勃望远镜的高分辨率图像揭示了位于距地球3亿英仙座星系团内部的四个紧密聚集的球状星团。
结合哈勃、欧几里德和昴宿星团望远镜的数据进行的进一步分析,发现了围绕这些星团的一个微弱、弥散的辉光。这种细微的光晕提供了有力证据,表明存在一个潜在的星系。
"这是第一个完全通过其球状星团种群探测到的星系,"李说道。"根据保守估计,这四个星团代表了CDG-2的全部球状星团种群。"
一个几乎完全由暗物质构成的星系
初步测量表明,CDG-2发出的光相当于约600万颗类太阳恒星的总和。值得注意的是,这四个球状星团占了该星系所有可见光的16%。更引人注目的是,该星系的总质量(包括可见物质和暗物质)中,约99%似乎由暗物质构成。
正常情况下用于形成恒星的所需物质(主要是氢气),很可能被英仙座星系团这个拥挤环境中与其他星系的引力相互作用剥离掉了。
球状星团本身极其致密,受引力束缚很强。正因为如此,它们更能抵抗引力潮汐瓦解,成为像CDG-2这样微弱而难以捉摸的星系的可靠示踪物。
暗物质星系搜寻的未来
随着像欧几里德任务、美国宇航局即将发射的南希·格雷斯·罗曼空间望远镜,以及维拉·C·鲁宾天文台等项目推动的大规模巡天不断扩展,研究人员正越来越多地使用机器学习和复杂的统计工具来梳理海量数据。
哈勃空间望远镜现已运行超过30年,并且仍然是天文发现的基石。它是美国宇航局和欧空局的合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责监督望远镜和任务运行,并得到丹佛洛克希德·马丁太空公司的额外支持。位于巴尔的摩的空间望远镜科学研究所,由大学天文研究协会负责管理,为美国宇航局管理哈勃的科学运作。