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「天文地理」早期宇宙實際上暗物質不足?

英國《自然》雜誌15日發表的一項天文學研究認為,在100億年前星系形成的高峰期,

“產星星系”的外盤可能主要為恒星和氣體主導,而非暗物質。此次對遙遠星系自轉曲線的最新測量結果,與早期星系形成的模擬結果產生了嚴重矛盾。

在星系內,恒星和氣體(重子成分)被認為與暗物質(非重子)混合在一起。儘管暗物質是一種因存在現有理論無法解釋的現象而假想出的物質,但不妨礙它是宇宙的重要組成部分。暗物質的密度非常小,

但是總品質很大,代表了宇宙中26%的物質含量,而人類可見的只占宇宙總物質量的4.9%。

星系自轉曲線是暗物質存在的重要依據之一。關於重子物質和非重子物質的占比,也可通過測量星系的自轉計算得出。在宇宙中,由暗物質主導的星系(如銀河系)的外盤,會導致星系自轉曲線相對扁平。

此次,德國馬克斯·普朗克外空物理學研究所科學家萊因哈德·根策爾及其同事,

分析了6個遙遠巨大的“產星星系”的高品質光譜,發現星系外盤的自轉速度隨著半徑的增加而下降,表明這裡的暗物質不如本區域宇宙中的多。研究團隊認為,本區域星系和遙遠星系的組成成分差異,可能是因為遙遠星系富含氣體且緻密,隨著氣體的快速累積而增長,氣體比暗物質更容易落入星系盤中。

在論文相應的新聞與觀點文章中,英國杜倫大學科學家馬克·斯溫班克寫道,

這些發現提高了我們對早期星系是如何形成和演化的認識。他補充表示,該研究結果或可以解釋一個過程,那就是在遙遠的宇宙中觀測到的塊狀不規則“產星星系”,究竟是如何轉變成與眾不同的螺旋星系——譬如我們所在的銀河系。