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“香蕉星系”或揭开暗物质面纱

据英国《新科学家》周刊网站8月5日报道,香蕉形状的星系可能有助于揭开暗物质的神秘面纱。

詹姆斯·韦布空间望远镜在遥远太空发现数量惊人的“香蕉形”星系,它们可能正在勾勒出宇宙形成之初的暗物质巨网,甚至可能是奇特类型暗物质的迹象。弄清是哪种情况可能有助于我们了解宇宙中星系的形成。

天文学家认为,大多数星系一开始是比较对称的圆盘形状,后来才演化为像我们银河系这样更为复杂的漩涡形状。不过,上世纪90年代哈勃空间望远镜开始在早期宇宙中发现拉长的或者天文学家所说的长椭圆形星系,这和天文学家原来的设想不符。

许多研究人员认为,这其中的原因可能是哈勃望远镜的视野:望远镜只看到那些最亮的星系,它们要么是长椭圆形的,要么是从侧面观察到的圆形,而没有看到面向地球较暗的圆盘星系。

有人还提出,那些遥远星系和我们之间存在一些巨大的星系,它们的引力可能扭曲来自遥远星系的光线,使它们看似被拉长,这称为引力透镜效应。但有些天文学家认为,造成这种现象的原因可能是暗物质:一种施加强大引力的隐形粒子或力。

去年,纽约哥伦比亚大学的维拉杰·潘迪亚和同事开始利用詹姆斯·韦布空间望远镜在80亿至130亿年前的早期宇宙中发现更多这样被拉长的星系,他们称其为“香蕉星系”。詹姆斯·韦布空间望远镜比哈勃望远镜灵敏很多,如果正对地球的圆形星系存在,应该能被发现。但似乎仍然缺失正常的圆形星系。

潘迪亚说:“在某个时刻,你不得不放弃,说‘好吧,也许这的确是一个巨大的谜’。”

现在,潘迪亚和同事计算出,引力透镜不会产生足够的效应使这些星系拉长这么多,从而加强一种看法,即这些并不是从奇怪角度看到的圆形星系。

潘迪亚说:“如果这是正确的答案,那我们的星系形成理论就陷入混乱。”

这些研究人员还开展分析,观察这些星系是指向随机方向还是以某种模式排列。

为此,他们用詹姆斯·韦布空间望远镜在相同的天空区域拍摄不同的照片,然后测量所有区域的平均方向值。

如果星系方向随机,那么所有星系的平均方向值应该是零;但他们发现,这些星系在统计学上方向一致。

潘迪亚说,这可能是因为,我们不知道的一些暗物质盘踞在我们和那些星系之间,并使它们排列一致;但我们不知道天空这些区域是否存在某些大型星系团,这些星系团本身含有暗物质,可能是造成这种情况的原因。

另一种解释可能是,这些星系实际上是在早期宇宙中沿着暗物质的“灯丝”形成,揭示出原本不可见的早期宇宙的复杂结构。

潘迪亚说:“这些拉长的星系可能就像小小的灯泡,显现出灯丝的形状。”

不过,他说,我们需要计算出与这些星系更准确的距离,才能区分这两种情况。(编译/赵菲菲)