什么？一个没有恒星的星系？！

翻译：张瀚之

　　校对：牧夫校对组

　　编排：陈宏宇

　　后台：朱宸宇

　　https://www.universetoday.com/165279/a-primordial-dark-matter-galaxy-found-without-stars/

　　彩色的部分就是在J0613+52星系中观测到的氢气，

　　不同的颜色代表了这些氢气相对于我们的旋转作用。

　　图片来源：STScI POSS-11, NSF/GBO/P. Vosteen

　　有一个星系，我们现在还没有在那里看到恒星，几乎充满了暗物质…

　　啊？你说什么？一个没有恒星的星系？那不是不可能吗？事实上，不一定。其实天文学家们正在试图解释为什么它看起来没有恒星：绿岸天文台的天文学家Karen O’Neil说，“我们现在知道的是它一个极其富含气体的星系”。Karen O’Neil正在研究这个原始星系，“它并没有像我们预期的那样正在形成恒星，可能正是因为它的气体过于弥散。”

　　这个被命名为J0613+52的、奇怪的、似乎没有任何恒星的星系是Karen O’Neil和同事们在进行巡天时发现的。当时，Karen O’Neil和同事们的目标是找到一些低表面亮度星系（也叫做LSBG或LSB星系），并对它们进行研究，确定它们的气体含量和动态质量。当时，他们使用了绿岸射电天文望远镜（GBT）、（已故的）阿雷西博望远镜和南赛射电望远镜观测了350个相似的弥散天体。

　　所以，J0613+52不是团队最初的目标之一，而是一个意外发现。Karen O’Neil表示，他们在试图找出为什么绿湾射电天文望远镜和南赛射电望远镜的一些数据不匹配时偶然发现了J0613+52。“绿岸射电天文望远镜意外地指向了一个错误的坐标，然后我们就发现了这个星系。”Karen O’Neil告诉我们这个星系是全新发现的的，也是充满未知的。J0613+52的112秒差距内都没有任何星系，这也使它看起来十分孤单。有趣的是，虽然J0613+52的质量和气体含量与正常的螺旋星系没有什么区别，然而，它没有任何恒星。

　　什么是低表面亮度星系？

　　当我们将以J0613+52为代表的星系们与我们更熟悉的星系类型进行比较时，它有点不合群。首先，它是一个形状不规则的矮星系。其次，因为没有任何明显的恒星，看起来相当暗淡。而且，暗物质似乎主导了它的绝大多数成分。如果J0613+52和同类一样，它可能有高达95%的暗物质约束我们去探测中性气态氢。

　　那么，为什么J0613+52里面没有看得见的恒星呢？Karen O’Neil将其描述为一个还没有“进化”的矮星系。因为J0613+52的中性氢气成分过于分散，而且低表面亮度星系们通常引力较小，因此很难单独形成恒星。如果它们真的开始将气体转化为恒星，这需要很长时间。一些天文学家认为低表面亮度星系是宇宙时间尺度中那些拥有较晚形成的天体的星系。这也许可以解释这种现象在现在还存在的原因。

　　而且，因为J0613+52距离任何相邻星系都太远，它无法与其他星系进行引力相互作用，所以没有办法通过合并或碰撞促使恒星形成。Karen O’Neil说：“J0613+52似乎既没有受到干扰，也没有发育成熟。这可能是我们第一次发现原始气体组成的星系。”而且，J0613+52的气体含量随着时间的推移基本上没有变化。

　　J0613+52与暗物质

　　J0613+52本身就很吸引人，但它还有暗物质的这个一个buff。我们看不到它都有什么，但我们可以测量它的引力效应。因为J0613+52似乎在低表面亮度星系领域占主导地位，所以天文学家可以借此深入了解了暗物质在宇宙中的分布。

　　暗物质含量可以解释为什么像J0613+52这样的星系不容易与其他星系相互作用：暗物质的引力就像一堵墙一样将它和其他星系隔开。由于缺乏“接触”，J0613+52可能无法因碰撞而形成恒星。所以也不会有恒星死于超新星爆炸，也不会有爆炸完的恒星埋下持续行星形成所需的重元素。所以这样的恶性循环导致它至今还是孤独一人。

　　还有其他类似的星系吗？

　　其实，这已经不是第一次有人偶然发现像这样的暗星系了。比如2005年，天文学家在室女星系团中发现了一个名为VIRGOH-121的暗星系。和J0613+52一样，VIRGOH-121也主要由暗物质组成，而且也是用射电望远镜发现的，当时的天文学家们本来想寻找氢气分子的振动。自发现这些星系以来，一些天文学家猜测他们可能是很久以前星系碰撞产生的气体和潮尾的一部分。所以这次J0613+52的发现简直太是时候了，可以让我们进一步观测，并且验证这个假设。

　　暗物质星系VIRGOH121的气体无线电图。

　　由已经离开我们的阿雷西博射电望远镜曾经收集的数据制成。

　　在美国天文学会（AAS）的演讲中，Karen O’Neil指出，现在我们需要高灵敏度的仪器才能探索J0613+52并进一步研究其特征。绿岸射电天文台即将安装一个新相机，名为ALACA。在不久的将来，一旦ALACA启动并运行，他将扩大望远镜的视野。我们就能够进一步探测J0613+52和其他类似的低表面亮度星系了！

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