寻找在矮星系中“蜗居”的暗物质

矮星系在宇宙进化过程中发挥了至关重要的作用，天文学家认为矮星系可能是最早形成的宇宙星系，从矮星系演变成了大星系。迄今为止，矮星系是天文学家在太空发现的一种最多的星系，矮星是宇宙中最多的天体，矮星系构成了宇宙结构的基本单元。大约有120到200个矮星系独自地绕银河系转动，但天文学家迄今发现了其中的20个。

矮星系的形成是星系物理学的一大谜题，它们诞生和成长可能与暗物质有关，而暗物质是宇宙物理学的最大难题之一。矮星系的特征有两个之最：一，矮星系是最小的星系，二，矮星系是昏暗的星系。最小的矮星系成了宇宙学中最大的谜题之一，它们十分昏暗，天文学家发现矮星系的难度很大，通过使用高分辨率的望远镜，天文学家在银河系的附近区域发现了少量的矮星系，而大量的矮星系可能环绕在银河系的周围。

银河系与周围矮星系的碰撞可能破坏了银河系的旋臂结构，2019年，一项研究的结果表明，银河系的外盘存在“涟漪”态的物质分布，可能是由数十亿年前矮星系与银河系碰撞引起的，科学家设想这些矮星系由神秘的暗物质构成。天文团队在欧洲航天局运行的盖亚太空望远镜的数据中发现矮星系Antlia 2，罗切斯特理工学院的助理教授苏垦雅-查克拉巴蒂利用这些数据计算了矮星系在太空的穿越路径，矮星系Antlia 2在穿过银河系时形成了外盘中的“涟漪”。查克拉巴蒂预测了更多暗物质主导的矮星系，她在美国天文学会在圣路易斯举行的会议上介绍过矮星系的发现。

从上世纪70年代起，多数天文学家都认为暗物质是组成宇宙物质的主要部分，美国天文学家薇拉·鲁彬最早意识到，只有额外的物质存在才能解释旋涡星系边缘的恒星高速旋转的曲线，但这些物质逃避了人们的直接观测，天文学家将这类物质称为暗物质或不可见物质。荷兰天文学家艾伯特·博斯马证实了鲁彬的观点，暗物质似乎倾向于分布在星系盘的边缘和星系的晕中。上个世纪的80年代，美国天文学家马克·阿伦森在银河系周围的矮星系中发现了类似的暗物质效应。

从上个世纪的80年代到现在，天文学家发现了更多的矮星系，他们都仔细地测量了星系内恒星运动的速度，矮星系内恒星的运动速度非常之快，以矮星系自身恒星的总质量或可见物质的总质量难以解释其中的缘由。假设每一个矮星系都有自身的动力学平衡，那么天文学家可以通过恒星的运动速度计算出相应的引力质量，额外的质量就被解释为暗物质。在假设的暗物质引力的作用下，银河系对矮星系的引力可以忽略不计。

2018年，中法联合实验室的一项研究成果否认了矮星系由暗物质构成的假说。矮星系第一次进入银河系的引力场时，银河系的潮汐引力将严重破坏矮星系的稳定性，直接控制矮星系内恒星运动的速度，暗物质的参入就是多余的。很早就有一些天文学家意识到了暗物质的多余性，但多数研究人员只是简单地认为，这些矮星系在几十亿年前就存在于银河系的晕中。天文学家近些年来发现了大小麦哲伦云团第一次闯入银河系的证据。这些事实说明，银河系的潮汐引力影响了矮星系内恒星的运动速度和轨迹。

（编译： 2023-7-13）