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無暗物質星系 NGC1052-DF2
2024-11-16 07:37:34 *
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作者 主題: 無暗物質星系 NGC1052-DF2  (閱讀 5794 次)
peter
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文章: 49266



« 於: 2018-03-29 12:19:11 »

http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-5555709/Astronomers-baffled-bizarre-galaxy-65-million-light-years-away-NO-dark-matter.html

https://www.cnbeta.com/articles/science/711521.htm
此前科学家认为恒星和星系移动的速度应与其质量成正比。但是在1933年对一组星系进行观测时,瑞士天体物理学家Fritz Zwicky发现情况并非如此,星系团中星系的速度弥散度太高,星系团中应该存在大量的暗物质,其质量远超过可见星系。

但是由于暗物质不反射或吸收光线,并且只能通过其与普通(重子)物质的引力相互作用才能间接检测到这一事实,所以这种搜索变得棘手。过去85年来的进一步研究已经揭示了暗物质的更多情况。在整个宇宙中,暗物质远远超过了普通物质。在与我们银河系相似的星系中,这个比例通常在30:1左右,而矮星系中的暗物质可能比普通物质多达400倍。
这使得星系NGC1052-DF2变得非常奇怪 - 它似乎根本没有暗物质。在这项新研究中,耶鲁大学的研究人员测量了银河系中10个星团的运动,发现他们的运动速度约为37,000公里/小时。这相对较慢,这意味着没有“缺失”质量。该研究的主要作者Pieter van Dokkum表示:“星系中的恒星可以解释所有的质量,而且似乎没有任何留给暗物质的空间





研究人员首先用耶鲁的“蜻蜓长焦阵列”望远镜观察NGC1052-DF2,随后奇怪的星系引起了团队的注意。为了进一步研究星系并计算其质量,研究小组利用夏威夷凯克天文台以及哈勃太空望远镜进行了光谱观测。

目前NGC1052-DF2如何在没有暗物质的情况下形成是不确定的 - 正如“蜻蜓44”(Dragonfly 44)星系的起源一样,它具有完全相反的问题,即由99.99%的暗物质组成。

“我们认为每个星系都有暗物质,暗物质就是星系的开始,” van Dokkum表示。“所以找到一个没有它的星系是意想不到的,它挑战了我们认为星系如何工作的标准化思维,它暗示着暗物质是真实的。除了星系的其他成分之外,它有它自己的独立存在,这个结果也表明,可能不止存在一种形成星系的方式。“

该研究结果发表在《自然》杂志上。

« 最後編輯時間: 2021-06-19 16:17:44 由 peter » 已記錄

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« 回覆文章 #1 於: 2018-03-29 18:31:04 »

https://technews.tw/2018/03/29/ngc-1052-df2-dark-matter-ultra-diffuse-galaxy/
暗物質雖然從未被科學家觀測到,但現有理論認為暗物質應該就潛伏在普通物質周圍,且兩種物質之間的相互作用是星系形成關鍵因素。因此,當天文學家首次找到一個幾乎沒有暗物質填充的星系時,代表星系誕生假設遭遇挑戰,暗物質似乎不是星系形成的必要條件。


暗物質是物質的一種形式,因不與光相互作用而得名,它們平常無影無形,只有在與普通物質之間的重力效應下才能被辨別,雖然科學家迄今為止不曾真正找到這種理論上的物質。但也是這種看不見的物質其質量至少占了宇宙質量 80%,且在銀河系演化中發揮關鍵作用,細看銀河系的話,暗物質比普通物質多約 30 倍,而其他矮星系的暗物質更可能比普通物質多出 400 倍。

重力是質量的產物,而重力越大,圍繞在四周的物體就需要更快速移動以免被重力捲入中心,因此恆星與星系移動的速度應與其質量成正比。天文學家在 1970 年代曾研究包括銀河系在內的大型螺旋星系,探討當恆星距離星系中心遠近不同時,其軌道運動速度是否也跟著變快變慢。

但科學家驚訝發現,位在星系邊緣的恆星其軌道速率並未如預期般隨著距離增加而減慢,或說若以它們含有的可見物質下去計算,則速度還變快,也因此,科學家開始相信星系內一定充滿了暗物質。

但「NGC 1052-DF2」星系就像幽靈一樣蔑視了這項規則。論文第一作者耶魯大學天文學家 Pieter van Dokkum 領導的團隊注意到星系內有 10 個緊湊明亮的球狀星團,代表可以藉由這些球狀星團的運動測量出星系質量。

利用凱克天文台(W. M. Keck Observatory)望遠鏡收集的光譜數據發現,球狀星團的移動速度比預期慢得多,每小時僅 37,000 公里,看起來基本上就像靜止不動,而一個星系中的物體移動速度越慢,代表該系統質量越小。其他望遠鏡計算表明,星系總質量幾乎都來自恆星質量,代表 NGC1052-DF2 星系中幾乎沒有暗物質存在。

NGC 1052-DF2 星系大小與銀河系差不多,但恆星數量少了將近 200 倍,歸類上屬於「超稀疏星系(ultra-diffuse galaxy,縮寫 UDG)」,這是一種於 2015 年才首度發現且極常見的星系,目前並沒有發現這類星系缺乏暗物質的其他例子。

研究人員有幾點推論來解釋這星系的暗物質缺失:第一,NGC 1052-DF2 星系位於由大型橢圓星系 NGC 1052 主導的星系群附近,而數十億年前,這個羽翼未豐的巨大橢圓星系可能在成長過程中因某種原因導致 NGC1052-DF2 星系缺失暗物質。

另一個想法是,NGC 1052-DF2 星系內經歷過一場災難性事件,將所有氣體與暗物質清除掉,並阻止新恆星形成。這些可能性都只是推測,且也不能解釋星系所有特徵,新論文發表在《自然》期刊。
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« 回覆文章 #2 於: 2018-07-06 09:50:31 »

https://www.cnbeta.com/articles/science/743727.htm

不含暗物质”的星系其暗物质并不存在  据国外媒体报道,一项颇具争议性的新研究指出,一个此前被认为不含暗物质的星系也许终于能够证明暗物质并不存在。今年三月有研究人员提出,NGC1052-DF2星系是首个未发现任何暗物质的星系。但一篇新论文对此提出反驳,认为这些研究人员所说有误。

这篇新论文指出,根据该天体较早之前的测量数值,这一星系中其实和其它星系一样,似乎充满了某种神秘物质。

但自相矛盾的是,研究人员又称此次新发现能证明暗物质并不存在,这也是与当前主流观点相反的另一主要理论。

而三月份的研究人员又对这一最新理论做出了驳斥,认为这篇新论文的作者采用的测量数值不够精确。

暗物质之所以叫这个名字,是因为人们看不见它。这种神秘物质犹如宇宙的隐形骨架。据科学家猜测,暗物质可能占据了宇宙总质量的27%。暗物质的存在也许能解释为何宇宙的质量似乎超过了爱因斯坦相对论的预测数值。



暗物质理论上应当无处不在。所以当研究人员在今年三月发现了一个似乎不含暗物质的星系时,不禁大为困惑。该星系名为NGC1052-DF2,简称“DF2”。科学家发现,该星系中可见恒星、气体和尘埃的总和几乎占了其全部质量,而理应由暗物质构成的“隐形”质量却不知所踪。

这一发现有可能转变我们对星系形成方式的了解,并使否认暗物质存在的观点成为主流。

而近日发表在论文预印arXiv上的一篇论文指出,该星系的表现恰恰与含有暗物质的情况相符。

此前三月份的研究是通过研究DF2星系中星团的运动得出“该星系不含暗物质”的结论的。DF2是一个薄薄的稀疏星系,距地球约6500万光年。

此前发表在《自然》期刊上的研究指出,根据新墨西哥蜻蜓远程望远镜阵列提供的测量数值,该星系中恒星的运动速度比含有暗物质的情况要慢。但此次由加那利天体物理学研究所开展的新研究认为,这些数值不够精确。据他们介绍,该星系最初发现于1976年,此前曾有过三个名字:KKSG04,PGC3097693和[KKS2000]04。此次新研究认为,根据该星系数十年来的测量数值,之前的《自然》研究团队测量到的DF2星系到地球的距离要远于实际距离。星系质量可通过其亮度和距离计算得出。由于《自然》团队对该星系的距离测量有误,导致其质量被大大高估。而既然该星系的真实质量较轻,其中星团的运动速度其实完全正常,并且与含有暗物质的情况相符。

但三月份论文的主要作者、耶鲁大学天体物理学家皮特·多克姆(Pieter van Dokkum)指出,这项新研究的分析有误。

“我们使用的关键距离数据来自哈勃望远镜,他们似乎对这些数据做了错误的解读。”

“简单来说,他们把不同的像素误认成了一颗颗恒星。假如DF2星系真如他们所说的那么近,就能清晰地看出它是由无数颗恒星汇集而成的。但事实并非如此。”

但此次arXiv论文的主要作者伊格纳西奥·特鲁吉洛博士(Ignacio Trujillo)表示,他和同事们力挺自己的估算结果。

“我们在估算该星系距离时用了五种完全独立的方法,每种方法都得到了相同的结论。”

如果特鲁吉洛博士团队的结论正确,该研究便可以证明暗物质的确不存在。有一套反对暗物质的理论认为,宇宙之所以有这些“多余”的质量,是因为引力的行为方式与爱因斯坦的预测稍有不同。该理论名为“修正版牛顿引力理论”(MND),对基本物理法则做了一系列微调,使科学家无需借助暗物质、便能解释宇宙中的一些奇特现象。某个星系中不存在暗物质不足以证明整个宇宙中都没有暗物质,但这些新规则若成立,就必然在宇宙各处都保持一致,不可能在某个星系中“搞特殊”。这就意味着,之前三月提出的DF2星系中星团的古怪表现其实支持了这套暗物质替代理论成立的可能性。

此次发表在arXiv上的论文尚需接受同行评审。该论文通过“证明”DF2星系符合含有暗物质的特征、支持认为暗物质不存在的理论,不可谓不奇怪。

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« 回覆文章 #3 於: 2019-06-11 12:14:57 »

https://www.tam.museum/astronomy/astronomy_detail.php?lang=tw&id=540

無暗物質星系的秘密:破解
按現代星系形成理論的框架,根本不可能發生星系沒有暗物質的狀況,因為暗物質是致使氣體塌縮形成恆星過程的關鍵角色。2018年DF2的發現顯然與現行星系形成理論相悖,成為天文懸案之一。Trujillo等人經過一系列觀察,發現問題出在DF2距離估計參數有異常。他們透過5種各自獨立的方式重新估算DF2的距離,最後得到一致的數據:4200萬光年,顯然DF2的真實距離遠比先前估計的6400萬光年還近許多。將這個新距離參數帶入暗物質觀測分析後,一切便都「正常」了:DF2星系總質量只有先前估計的一半左右,但觀測到的恆星總質量卻只有先前估計的1/4,這意味著DF2有大半質量是暗物質。

所以,DF2的特性和其他星系並無太大不同,現行星系形成理論還是對的!只是這個新研究成果顯示了河外星系的研究有多依賴「距離」這個參數,是以,如何正確測量河外星系的距離,已成為天文研究上迫切需要解決的挑戰任務
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« 回覆文章 #4 於: 2021-06-19 16:16:23 »

矮星系DF2只有极少的暗物质  https://www.cnbeta.com/articles/science/1142267.htm


据悉,这项新研究展示了科学方法的作用。2018年,耶鲁大学的一个天文学家团队宣布发现了DF2,这是一个似乎没有暗物质或至少只拥有非常少的暗物质的矮星系。这提出了一个新的问题,即如果没有这种关键的粘合剂将星系粘合在一起,那么星系是如何形成的。

第二年,一个独立的团队检查了耶鲁大学团队的工作并进行了自己的分析,结果得出的结论是DF2含有正常数量的暗物质。现在,最初的研究小组已经对该星系进行了更详细的研究并表示他们第一次是对的--DF2缺乏暗物质。那么这里到底发生了什么呢?

这里的矛盾可归结为距离。所有星系暗物质含量的测量都取决于该星系与地球的距离,这是两个团队争论的主要不同点。

根据表面亮度波动测量的恒星光分布的变化,最初的研究称DF2距离我们约6400万光年。由此他们可以推断出星系的质量并发现可见的恒星几乎占了全部的质量。这完全没有给暗物质留下“空间”。

但在第二项研究中,西班牙加那利亚斯研究所(IAC)的天文学家将这一距离修正为仅4200万光年。他们使用了五种不同的方法得出了这个数字,结果发现该星系可能更近,不过包含的恒星更少。考虑到这一点,当该星系被重新检查时,发现其恒星只占了其质量的约1/4,这表明物质跟暗物质的比例正常。

现在,最初的耶鲁团队已经重新开始,他们收集了更多的数据以试图更准确地测量DF2的距离和暗物质含量。天文学家利用哈勃望远镜传回的40个轨道的数据来用较长的曝光时间拍摄了该星系的图像以此获取更深入的视角。

具体来说,该团队关注的是DF2外围的红巨星。这些老化的恒星有一个固有的亮度,其让天文学家可以通过测量它们的表观亮度来确定它们离我们有多远。这种技术被称为红巨星分支(TRGB),这被认为是最精确的方法之一。

耶鲁大学的研究人员表示,TRGB技术不仅证实了他们最初的发现,即DF2只有很少的暗物质,而且修正后的距离是约7200万光年--甚至比他们之前的估计还要远。

根据他们的计算,DF2的大小几乎跟银河系一样,但它的散射性要大得多,只有0.5%的恒星和最多0.25%的暗物质。

然而这个故事还有另一个不寻常的地方。TRGB方法是IAC团队用来得出星系更接近的结论的方法之一。这两个团队如何得出截然不同的结果还有待观察,这可能为进一步的争论留下了余地。

如果DF2确实是暗物质的光,那么它将对宇宙学产生重大影响。首先,它可能是证明这一规则的例外--如果暗物质仅仅是一个数学上的误解,就像已经提出的那样,那么同样的错误应该均匀地适用于观测到的每个星系。发现一个碰巧含有少量暗物质的星系为暗物质是一种可以以不同数量存在的物理物质提供了证据。

然而这引发了其他问题。暗物质的引力被认为是星系形成的关键,那么没有暗物质的DF2是如何形成的呢?最近的一项研究提出了一种解释:DF2和DF4--一个邻近的也很轻的矮星系--可能由于附近一个更大星系的潮汐力而使它们的暗物质被剥离掉。

研究人员表示,未来的研究应该集中在寻找其他缺乏暗心的星系上,这将可能有助于解开谜团
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« 回覆文章 #5 於: 2021-06-26 12:02:20 »

哈勃数据证实奇怪的“幽灵”星系缺乏暗物质  https://www.cnbeta.com/articles/science/1145387.htm


对超弥散星系(UDG)NGC1052-DF2(DF2)最精确的距离测量毫无疑问地证实了它缺乏暗物质。新测量的22.1 +/-1.2 megaparsecs的距离是由耶鲁大学的Zili Shen和Pieter van Dokkum以及高级研究所的NASA哈勃研究员Shany Danieli领导的一个国际研究小组获得的。

确定DF2的准确距离是支持我们早期结果的关键,”Danieli说。“这项研究中报告的新测量结果对估计该星系的物理特性具有关键意义,从而证实它缺乏暗物质。”

这些结果于6月9日发表在《天体物理学杂志》上,是基于美国宇航局(NASA)哈勃太空望远镜的40个轨道,由高级观测相机进行成像,并进行 "红巨星分支技术"(TRGB)分析,这是此类精细测量的黄金标准。2019年,该团队发表了基于12个哈勃轨道和TRGB分析测量与邻近的UDG NGC1052-DF4(DF4)的距离的结果,这为失踪的暗物质提供了令人信服的证据。这种首选方法扩展了该团队2018年的研究,该研究依靠 "表面亮度波动 "来衡量距离。这两个星系都是用新墨西哥天空观测站的蜻蜓长焦阵列发现的。

“我们在2018年对这个星系进行了最初的哈勃观测,”van Dokkum说。“我认为人们质疑它是正确的,因为它是一个如此不寻常的结果。如果有一个简单的解释就好了,比如一个错误的距离。但是我认为,如果它真的是一个奇怪的星系,那会更有趣,更有意义。”

除了证实早期的距离发现外,哈勃的结果表明,这些星系的位置比以前认为的稍远,加强了它们几乎不含暗物质的理由。如果DF2像一些天文学家声称的那样离地球更近,那么它本身就会更暗,质量也更小,这个星系就需要暗物质来解释观察到的总质量的影响。
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