迄今為止，對超彌散星系（UDG）NGC1052-DF2（DF2）最精確的距離測量毫無疑問地證實了它缺乏暗物質。新測量的22.1 +/-1.2 megaparsecs的距離是由耶魯大學的Zili Shen和Pieter van Dokkum以及高級研究所的NASA哈勃研究員Shany Danieli領導的一個國際研究小組獲得的。
“確定DF2的準確距離是支持我們早期結果的關鍵，”Danieli說。“這項研究中報告的新測量結果對估計該星系的物理特性具有關鍵意義，從而證實它缺乏暗物質。”
這些結果於6月9日發表在《天體物理學雜誌》上，是基於美國宇航局（NASA）哈勃太空望遠鏡的40個軌道，由高級觀測相機進行成像，並進行 “紅巨星分支技術”（TRGB）分析，這是此類精細測量的黃金標準。2019年，該團隊發表了基於12個哈勃軌道和TRGB分析測量與鄰近的UDG NGC1052-DF4（DF4）的距離的結果，這為失蹤的暗物質提供了令人信服的證據。這種首選方法擴展了該團隊2018年的研究，該研究依靠 “表面亮度波動 “來衡量距離。這兩個星系都是用新墨西哥天空觀測站的蜻蜓長焦陣列發現的。
“我們在2018年對這個星系進行了最初的哈勃觀測，”van Dokkum說。“我認為人們質疑它是正確的，因為它是一個如此不尋常的結果。如果有一個簡單的解釋就好了，比如一個錯誤的距離。但是我認為，如果它真的是一個奇怪的星系，那會更有趣，更有意義。”
除了證實早期的距離發現外，哈勃的結果表明，這些星系的位置比以前認為的稍遠，加強了它們幾乎不含暗物質的理由。如果DF2像一些天文學家聲稱的那樣離地球更近，那麼它本身就會更暗，質量也更小，這個星系就需要暗物質來解釋觀察到的總質量的影響。
暗物質被廣泛認為是星系的一個基本成分，但是這項研究提供了進一步的證據，表明它的存在可能不是不可避免的。雖然暗物質還沒有被直接觀察到，但它的引力影響就像膠水一樣把星系粘在一起，並支配着可見物質的運動。在DF2和DF4的情況下，研究人員能夠僅根據恆星質量來解釋恆星的運動，這表明缺乏或沒有暗物質。具有諷刺意味的是，對缺乏暗物質的星系的探測很可能有助於揭示其令人困惑的本質，並為星系的演化提供新的見解。
雖然DF2和DF4的大小都與銀河系相當，但它們的總質量只有銀河系質量的百分之一左右。這些超彌散星系還被發現有大量的特別發光的球狀星團。
這項研究引起了學術界的極大興趣，也引起了暗物質替代理論（如修改牛頓動力學（MOND））支持者的熱烈討論。然而，隨着研究小組的最新發現–包括兩個UDG與NGC1052的相對距離，這些替代理論似乎不太可能。此外，考慮到TRGB方法的使用，該團隊的距離測量現在幾乎沒有不確定性。基於基本的物理學，這種方法依賴於對紅巨星的觀察，這些紅巨星在燃燒完它們的氦供應後會發出閃光，這種閃光總是發生在相同的亮度上。
“有句話說，非凡的主張需要非凡的證據，而新的距離測量有力地支持了我們之前的發現，即DF2缺少暗物質，”Shen說。“現在是時候超越距離的爭論，關注這樣的星系是如何存在的。”
展望未來，研究人員將繼續尋找更多的這些古怪的星系，同時考慮一些問題，如。UDG是如何形成的？它們告訴我們關於標準宇宙學模型的什麼？這些星系有多普遍，它們還有哪些獨特的特性？需要發現更多沒有暗物質的星系，才能解決這些謎團以及暗物質到底是什麼的終極問題。