天文学家确认一座几乎完全由暗物质构成的“幽灵星系”

一支由多伦多大学李大卫（David Li）领导的天文学家团队近日确认了十个潜在的“暗星系”候选体，这类星系的恒星光极其微弱，以至于传统望远镜几乎无法探测到任何可见信号。 在这批名单中，一座名为“候选暗星系‑2”（Candidate Dark Galaxy‑2，简称 CDG‑2）的天体格外引人注目：研究团队推测，其质量成分可能有多达 99% 来自暗物质，正常物质仅占约 1%。

暗物质目前仍被视作一种假设中的物质形态，但它是现代宇宙学研究的核心对象之一。 这种物质既不与光也不与其他类型的电磁辐射发生作用，人类无法直接“看见”它，只能通过它对周围天体及整个宇宙结构施加的引力效应间接加以探测。 CDG‑2 之所以能“露出马脚”，正是因为它对附近致密恒星群体的引力牵引，为其暗中存在提供了线索。

CDG‑2 的发现得益于多台大型天文设备的联合观测，其中包括哈勃空间望远镜、欧空局的欧几里得（Euclid）空间天文台以及位于夏威夷的昴星团望远镜（Subaru Telescope）。 李大卫团队通过寻找球状星团来“反向勾勒”这座暗星系的轮廓——球状星团是一类由大量恒星组成的致密、近似球形的星团结构，其内部恒星由引力紧密束缚在一起。 由于这类星团具有极高的恒星密度，它们能够在强烈的引力潮汐环境中得以幸存，因此被视为追踪“幽灵星系”的可靠标记。

借助哈勃的高分辨率成像能力，研究团队在距离地球约 3 亿光年的英仙座星系团方向，识别出了四个独立的球状星团。 随后结合欧几里得和昴星团望远镜的补充观测，科研人员在这些星团周围检测到一圈极为微弱的弥散光辉。 分析显示，这些稀薄的光线源自一座邻近星系，而该星系本身的恒星光极度黯淡，几乎隐没在宇宙背景之中。

观测结果表明，CDG‑2 的总光度大致相当于一百万颗类似太阳的恒星所发出的光，总体亮度在星系尺度上属于极低水平。 更罕见的是，那四个球状星团竟然占到了该星系可见物质的约 16%，这意味着除它们之外，星系中几乎看不到多少其他恒星结构。 在采用先进统计分析方法综合各项数据之后，天文学家提出，CDG‑2 的总质量中约有 99% 很可能是暗物质构成，而正常物质（包括恒星形成所需的氢元素等）只剩下极少部分。

研究团队推测，CDG‑2 原本可能拥有更多正常物质，但在英仙座星系团中与周围星系反复发生引力相互作用后，这些气体与恒星物质被逐渐剥离。 这种“引力剥蚀”过程在致密星系团环境中并不罕见，却在 CDG‑2 身上被推演到极端，以至于形成了一座几乎完全由暗物质主宰的星系。 在这种背景下，那些高密度的球状星团因为自身引力极强，得以在长期的潮汐撕扯中完整保留下来，成为这座幽灵星系为数不多的可见“灯塔”。

尽管詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）等新一代观测设备正在不断提供前所未有的暗物质分布线索，暗物质本身依旧是宇宙研究中最棘手的难题之一，其探测与研究极为复杂。 CDG‑2 的确认为暗物质主导星系的存在提供了“异常有力”的证据，也开辟了一条通过球状星团间接识别极端暗星系的新路径。 研究者表示，这是首次单纯依靠邻近球状星团就成功定位到的一座星系，同时也是迄今发现的暗物质占比最高的星系之一，为理解宇宙中“看不见的质量”提供了宝贵线索。