這顆遙遠(yuǎn)遠(yuǎn)的星系根本是暗物質(zhì)？

高鵬

有一種物質(zhì)無(wú)人看得見(jiàn)，但又能在觀測(cè)中看到經(jīng)由它的重力造成的變形效應(yīng)，從而得知該物質(zhì)的確存在。這就是天文學(xué)家給予暗物質(zhì)的描述。不過(guò)現(xiàn)在，同樣的描述或許也適用于一個(gè)極遙遠(yuǎn)、極微小，距離地球約100億光年，望遠(yuǎn)鏡根本看不到的星系。雖然看不到，但天文學(xué)家借由背景星系的光經(jīng)過(guò)它時(shí)發(fā)生的少許變形現(xiàn)象，仍然能夠偵測(cè)到這個(gè)不為人所見(jiàn)的星系的存在。這個(gè)暗衛(wèi)星星系是迄今在距離如此遙遠(yuǎn)的條件下，科學(xué)家能偵測(cè)到的質(zhì)量最小的天體。這顆暗衛(wèi)星星系的發(fā)現(xiàn)帶著些許意義：第一，它能幫助人類找到更多類似的天體；第二，它還可以協(xié)助驗(yàn)證或者推翻現(xiàn)有幾種宇宙學(xué)理論中，和宇宙結(jié)構(gòu)相關(guān)的一些推論。

從事該研究的天文學(xué)家說(shuō)，它真正的關(guān)鍵意義在于在后續(xù)發(fā)展下，可能出現(xiàn)的兩種可能性。第一種可能：假設(shè)我們?cè)僖舱也坏礁嗪退粯拥陌敌l(wèi)星星系的話，這意味著先前關(guān)于暗物質(zhì)屬性的推論，恐將面臨局部改正。反之，與第一種可能性相對(duì)的第二種可能性是：如果我們找到的暗衛(wèi)星星系的數(shù)量符合仿真結(jié)果，也就是數(shù)量算是“相當(dāng)多”的話，那便能印證我們先前所知道的暗物質(zhì)屬性。

既然有暗衛(wèi)星星系，那么誰(shuí)是這顆暗衛(wèi)星星系所依附的主星系?它編號(hào)為JVAS B1938+666，是一個(gè)距離地球極遙遠(yuǎn)的橢圓星系。研究團(tuán)隊(duì)原本便是希望運(yùn)用重力透鏡方法尋找一些遙遠(yuǎn)星系所具有的暗衛(wèi)星星系(這些衛(wèi)星星系因幾乎不發(fā)光或只發(fā)出很黯淡的光而得其名)，前述這顆暗衛(wèi)星星系便是在科學(xué)家的努力搜尋中獲得的結(jié)果。研究團(tuán)隊(duì)使用的工具是夏威夷毛納基山頂上配備有自適應(yīng)光學(xué)儀器設(shè)備的凱克望遠(yuǎn)鏡。這是一種能自動(dòng)追蹤星光的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，因?yàn)槟艽蠓鶖[脫地球大氣層造成的擾流及信號(hào)變形現(xiàn)象，觀測(cè)結(jié)果更為精準(zhǔn)。

根據(jù)MIT團(tuán)隊(duì)的觀測(cè)結(jié)果，這兩個(gè)從地球視角看來(lái)似乎肩并肩的星系，其實(shí)距離地球仍稍有遠(yuǎn)近之別。因此，當(dāng)距離較近的那個(gè)(前述的暗衛(wèi)星星系，質(zhì)量較小)行經(jīng)較遠(yuǎn)的JVASB1938+666前方時(shí)，因前者本身重力場(chǎng)的影響，能使地球上的觀測(cè)者看見(jiàn)后者所發(fā)出的光呈現(xiàn)扭曲變形的現(xiàn)象。這種變形有另一個(gè)好記的名稱，叫做“愛(ài)因斯坦環(huán)”。

由于愛(ài)因斯坦環(huán)的大小、形狀及亮度都和前景星系里質(zhì)量的整體分布息息相關(guān)，所以運(yùn)用所觀測(cè)到的愛(ài)因斯坦環(huán)現(xiàn)象經(jīng)計(jì)算后便可得知，這個(gè)暗衛(wèi)星星系的質(zhì)量大約為太陽(yáng)的2億倍。

現(xiàn)有的數(shù)值仿真計(jì)算模型中，多數(shù)都認(rèn)為銀河系的衛(wèi)星星系應(yīng)該約有1萬(wàn)顆，但其中只有30顆被觀測(cè)到。天文學(xué)家估計(jì)，一種可能是因?yàn)槠渲械脑S多衛(wèi)星星系其實(shí)是由暗物質(zhì)構(gòu)成的，所以，若還是以常規(guī)方式觀測(cè)這群無(wú)影無(wú)蹤的星系，差不多算是自尋煩惱，注定沒(méi)有收獲。又或者是另一種可能性正在向我們招手：天文學(xué)中對(duì)于“星系究竟由什么物質(zhì)組成”的觀點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)收到了一封可能必須修正的挑戰(zhàn)信。

所謂矮星系，也就是衛(wèi)星星系的基本定義指的是，那些“掛在較大星系尾巴邊上、質(zhì)量較小的一些星系”?；蛟S正由于它質(zhì)量小，并且質(zhì)量的大部分并非由恒星所貢獻(xiàn)，而是由暗物質(zhì)所組成，因此，天文學(xué)家此次發(fā)現(xiàn)的遙遠(yuǎn)星體，才是如此的昏暗，甚至完全不可見(jiàn)。

這個(gè)研究計(jì)劃的負(fù)責(zé)人威吉特表示，由于種種原因，這些暗星系無(wú)法形成很多很多的恒星，甚至于連一顆恒星都不能形成。因此，打從一開(kāi)始，它們就是滯留在“暗”的境地里的一群。

威吉特的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)用這樣的方法在宇宙其他區(qū)域進(jìn)行更多衛(wèi)星系的搜尋工作。或許借由廣泛的資料搜集，能逐步揭曉暗物質(zhì)的廬山真面目。