几乎看不见的星系挑战暗物质范式

诺比（Nobi）是一个微弱的、延伸的矮星系，它的发现对现有的天体物理模型提出了挑战。 其独特的性质可能为宇宙和暗物质的本质提供新的见解。 （艺术家的概念图。）图片来源：SciTechDaily.com

加那利群岛天体物理研究所 (IAC) 研究员米雷亚·蒙特斯 (Mireia Montes) 领导的一组天体物理学家发现了迄今为止有记录以来最大、分布最广的星系。 该研究发表在期刊上 天文学和天体物理学使用加那利大望远镜（GTC）和绿岸射电望远镜（GBT）获得的数据。

Nube是一个几乎看不见的矮星系，由加那利群岛天体物理研究所（IAC）领导的国际研究小组与拉古纳大学（ULL）和其他机构合作发现。

这个名字是由该小组一名研究人员的 5 岁女儿建议的，是因为身体的外观呈蔓延状。 它的表面亮度非常微弱，以至于在之前对这部分天空的各种观测中都没有注意到它，就好像它是一个幽灵一样。 这是因为它的恒星非常分散，以至于“Nube”（西班牙语中“云”的意思）几乎无法被发现。

这个新发现的星系具有一系列特定的属性，将其与之前已知的物体区分开来。 研究小组估计，诺比星系是一个矮星系，其强度比其他同类星系弱十倍，但质量却比其他包含相似数量恒星的天体大十倍。 为了向懂一点天文学的人展示这意味着什么，这个星系大约是银河系大小的三分之一 银河系但它的质量与小麦哲伦星云的质量相似。

通过不同望远镜拍摄的努比亚星系照片。 图片来源：SDSS/GTC/IAC

“以我们目前的知识，我们不明白具有如此极端特性的星系如何存在，”该文章的第一作者、IAC 和 ULL 的研究员 Mireya Montes 解释道。

几年来，本文的第二作者 Ignacio Trujillo 一直在基于 SDSS 图像进行分析（斯隆数字巡天），天空的一个特定条纹，在 Legado del IAC Stripe 82 项目的框架中。在一项数据审查中，他们注意到一个微弱的斑块，看起来很有趣，足以建立一个研究项目。

下一步是使用来自加那利群岛大望远镜 (GTC) 的多色、非常深的图像，以确认扫描中的这个斑块不是某种错误，而是一个非常广泛的物体。 由于诺比身体虚弱，很难确定他的准确距离。 尽管即将使用甚大阵列（VLA）射电望远镜和威廉·赫歇尔光学望远镜进行观测，但利用美国格林班克望远镜（GBT）获得的观测结果，研究人员估计诺比的距离为3亿光年。 位于拉帕尔马岛 Roque de los Muchachos 天文台的（WHT）应该可以帮助他们证明这个距离是否正确。 伊格纳西奥·特鲁希略评论道：“即使星系距离我们更近，它仍然是一个非常奇怪的物体，并将给天体物理学带来重大挑战。”

当前的暗物质模型是否还面临另一个挑战？

一般规则是，星系内部区域的恒星密度要大得多，并且这种密度随着距中心距离的增加而迅速减小。 然而，蒙特斯说，在诺比，“整个物体的恒星密度变化很小，这就是它如此微弱的原因，我们无法很好地观察它，直到我们从 GTC 获得非常深的图像。” ”

努比亚银河。 该图是彩色图像和黑白图像的组合，用于背景选择。 图片来源：GTC/Mireya Montes

新手让天文学家感到困惑。 乍一看研究小组解释说，没有任何相互作用或其他迹象表明其奇怪的特性。 即使基于不同的场景，宇宙学模拟也无法重现其“极端”特性。 “在目前公认的宇宙学模型（即冷暗物质模型）中，我们没有找到可行的解释，”蒙特斯解释道。

冷暗物质模型可以再现宇宙中的大尺度结构，但也有一些小尺度的场景，比如诺比的模型，它无法提供很好的答案。 我们已经展示了各种理论模型如何无法重现它，使其成为迄今为止已知的最极端的情况之一。 蒙特斯评论道：“通过这个星系以及我们可能发现的类似星系，我们有可能找到更多证据，为理解宇宙打开一扇新窗口。”

伊格纳西奥·特鲁希略说：“一个有吸引力的可能性是，努贝的不寻常特性向我们表明，构成暗物质的粒子的质量非常小。” 如果是这样，这个星系的不寻常特性将成为量子物理学特性的证据，但只是在银河尺度上。 他总结道：“如果这一假设得到证实，它将成为大自然最美丽的表现之一，将较小的世界与较大的世界结合在一起。”

参考资料：“一个大约相当于小麦哲伦星云质量的暗星系”作者：Mireya Montes、Ignacio Trujillo、Ananthan Karunakaran、Raul Infante-Saenz、Christine Speckens、Giulia Giulini、Michael Beasley、Maria Ciprian、Nocchia Ciampa、Mauro D'Onofrio， Lee Kelvin 和 Javier Roman，2024 年 1 月 9 日， 天文学和天体物理学。
号码：10.1051/0004-6361/202347667