中国科学家发现一类特殊矮星系 对暗物质本质提出质疑 《自然·天文》在线发表

中国科学院国家天文台26日发布消息说，该台郭琦研究员科研团队联合北京大学和清华大学科研团队共同研究发现，在近邻宇宙有一类特殊的矮星系，在其几万光年的半径内，都主要由重子物质构成，暗物质只占其中一小部分。

暗物质主导了结构形成，星系在由暗物质主导的暗晕中形成和演化。图示为超级计算机模拟的结构形成，边长大概2亿光年。国家天文台 供图

这一重要发现与目前在标准宇宙学模型下的矮星系形成理论预言相违背，从而对暗物质的本质提出质疑，也对经典的矮星系形成理论提出挑战。北京时间当天凌晨，中国天文学家完成的这项天文学成果获国际权威科学期刊《自然·天文》在线发表。

郭琦研究员介绍说，在以暗能量和暗物质主导的标准宇宙学模型下，星系在暗物质晕中形成和演化。在矮星系系统中，通常认为其重子物质含量相对于暗物质非常少，这也在银河系和本星系群的卫星星系中得到证实。遗憾的是，由于矮星系的光度非常暗，目前关于矮星系中的动力学研究只能局限在非常近邻的宇宙中，大部分在本星系群内或者本星系群周围。

她领导的科研团队结合斯隆数字化光学巡天和阿雷西博射电望远镜(Arecibo)的中性氢巡天结果，首次对本星系群外矮星系的动力学展开统计研究，发现了一类特殊的矮星系，不同于以往的观测数据和数值模拟的预言结果，最新发现的这类矮星系在中性氢覆盖的区域都由重子物质主导。中性氢覆盖区域通常在几万光年，在典型的矮星系系统中，该尺度上的暗物质质量是重子物质质量的十到几百倍。科研团队还发现，这类矮星系大部分是孤立系统，并不会受到外界环境的影响。目前，在标准宇宙学模型下，还没有任何理论或者数值模拟能够解释这类矮星系的形成。

新发现的奇特矮星系之一——UGC7920。(图片来源：DECaLS-DR8)国家天文台 供图

郭琦表示，这一特殊矮星系的发现，对标准宇宙学模型以及该模型下的星系形成理论提出了重大质疑，将促使人们重新审视暗物质的本质——温暗物质或模糊(Fuzzy)暗物质模型或许更易于解释此类矮星系的形成。另一方面，极端条件下的重子过程也提供一种可能的解释。不过，回答这些问题还将需要进一步借助更先进望远镜的观测研究。