據外媒報道，由加州大學河濱分校的天文學家領導的一個研究小組發現，一些矮星系在今天看來可能是沒有暗物質的–儘管它們在過去是由暗物質主導的星系形成。那些看起來幾乎沒有暗物質的星系–這種不發光的物質被認為構成了宇宙中85%的物質–使天文學家對宇宙中暗物質含量的理解變得複雜。
這些星系最近在觀測中被發現，它們挑戰了天文學家使用的宇宙模型即Lambda冷暗物質(LCDM)。據悉，在這個模型中，所有的星系都被一個巨大的、延伸的暗物質暈包圍着。
沒有暗物質的星系在天文學界還沒有被很好地理解。研究這些難以捉摸的星系可能形成機制的一種方法–超擴散DF2和DF4星系就是例子–是在數值模擬中找到類似的天體，然後研究它們的時間演化和導致它們暗物質損失的環境。
Jessica Doppel是加州大學河濱分校物理與天文系的一名研究生，也是發表在《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》上的這一篇新研究論文的第一作者。她指出，在LCDM宇宙中，所有星系都應該由暗物質主導。
“這就是挑戰，”她說道，“在模擬中找到觀察者所看到的相似點是重要的，但也不能保證。開始確定這些類型的物體的起源和它們經常異常的球狀星團的數量使我們進一步鞏固了我們關於暗物質和星系形成的理論框架並確認了暗物質不需要其他形式。我們發現冷暗物質表現得很好。”
在這項研究中，研究人員使用了稱為Illustris的宇宙學和流體動力學模擬，它提供了一個包括恆星演化、超新星反饋、黑洞增長和合併的星系形成模型。研究人員發現，星系團中的一些“矮星系”具有跟DF2和DF4相似的恆星含量、球狀星系團數和暗物質質量。顧名思義，矮星系很小，由數十億顆恆星組成。相比之下，銀河系有超20個已知的矮星系圍繞它運行，它有2000到4000億顆恆星。球狀星系團經常被用來估計星系，尤其是矮星的暗物質含量。
研究人員使用Illustris模擬來調查奇怪矮星系的起源如DF2和DF4。他們發現了類似於無暗物質的矮星的模擬物，它們以物體的形式在星系團中進化了很長一段時間，通過潮汐剝離失去了超90%的暗物質。
“有趣的是，同樣的潮汐剝離機制能解釋像DF2和DF4這樣的矮星的其他屬性–如它們是‘超擴散’星系的事實，”合著者Laura Sales指出，“我們的模擬表明了一種結合解決這些矮星的結構和它們的低暗物質含量。可能在其他正常的矮星系中，極端的潮汐質量損失是超擴散物體形成的原因。”
在跟德國馬克斯·普朗克天體物理研究所的研究人員的合作中，Sales的團隊目前正在研究改進的模擬系統。據悉該系統具有比Illustris模擬系統更詳細的物理特性和約16倍的數值分辨率。
“有了這些數據，我們將能將我們的研究擴展到更小質量的矮星，它們在宇宙中更豐富，預計在它們的中心有更多的暗物質，這使得解釋它們更有挑戰性，”Doppel說道，“我們將探索潮汐剝離是否可以提供一條路徑來耗盡矮星內部的暗物質內容。我們計劃對矮行星的恆星、球狀星團和暗物質含量進行預測，然後將其跟未來的觀測結果進行比較。”