【美國(guó)《時(shí)代》周刊網(wǎng)站2月23日文章】題:暗物質(zhì),明亮的恒星:星系如何誕生的新證據(jù)

    如果你覺得暗物質(zhì)的概念令人難以置信,那么很多人和你一樣。幾十年前,少數(shù)天文學(xué)家開始懷疑宇宙充滿了某種看不見的神秘物質(zhì),它通過其強(qiáng)大的引力作用于星系。也是在同一時(shí)期,那些天文學(xué)家的同行大多認(rèn)為這是一個(gè)近乎瘋狂的想法而對(duì)此嗤之以鼻。

    然而,證據(jù)不斷增加,如今暗物質(zhì)已經(jīng)成為現(xiàn)代天體物理學(xué)中一個(gè)牢固確立的概念。實(shí)際上,這個(gè)概念幾乎必須存在,這樣才能解釋為何單個(gè)星系快速旋轉(zhuǎn)卻沒有分崩離析和星系群為何以這樣相互作用的方式運(yùn)動(dòng)。如果不存在比恒星、氣體云和其他可見物質(zhì)多10倍的暗物質(zhì),那么宇宙將不合情理。大自然憎惡不合理,因此在我們生活的宇宙中,幾乎每一個(gè)星系,包括銀河系在內(nèi),都被安全地包裹在一團(tuán)巨大的暗物質(zhì)中。

    天體物理學(xué)家還確信,最先出現(xiàn)的是不同大小的暗物質(zhì)團(tuán)。這些看不見的暗物質(zhì)團(tuán)隨后吸引普通物質(zhì),形成星系。不過,所形成的星系大小不盡相同,有些小,有些非常大,還有些是真正多產(chǎn)的恒星制造者——它們?cè)?億年的時(shí)間里,每年可以制造多達(dá)1000顆新恒星。這些被稱作星暴的星系長(zhǎng)久以來就令天文學(xué)家困惑,不過新近發(fā)表在英國(guó)《自然》周刊上的一篇論文可能最終對(duì)它們作出了解釋。答案再一次與暗物質(zhì)有關(guān)。

    這篇論文的聯(lián)合作者之一、來自加利福尼亞大學(xué)歐文分校的阿桑塔·庫(kù)雷說,星暴星系的形成完全是暗物質(zhì)團(tuán)塊大小的問題。如果團(tuán)塊過大,那么氫氣就無法有效地結(jié)合起來,不足以保持一種極度活躍的造星狀態(tài)。相反,氫氣會(huì)分開,形成幾個(gè)不同的、相對(duì)平靜的星系。相比之下,如果暗物質(zhì)團(tuán)過小,那么氫氣就過于有效地結(jié)合起來。恒星形成得如此迅猛以致它們的熱量阻止其他氫氣結(jié)合。這種極度活躍的狀態(tài)是短暫的。

    所有這些結(jié)論都是庫(kù)雷及其同事從赫舍爾太空望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)得出的。赫舍爾望遠(yuǎn)鏡是紅外線望遠(yuǎn)鏡。年輕、遙遠(yuǎn)的塵埃星系在紅外線下尤其明亮,因此雖然赫舍爾望遠(yuǎn)鏡不能生成單個(gè)星系的圖像,但卻可以測(cè)量在宇宙各處涌動(dòng)的紅外能量流中較亮和較暗的點(diǎn)。較亮的點(diǎn)代表星系團(tuán)較密集區(qū)域, 較暗的點(diǎn)表示稀疏的區(qū)域。

    科學(xué)家隨后把他們觀察到的結(jié)果與對(duì)早期宇宙的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果加以比較,來揭示暗物質(zhì)應(yīng)該如何分布。比較結(jié)果顯示,中型暗物質(zhì)團(tuán)與星暴星系之間有很大的相關(guān)性。換句話說,古老的模型與當(dāng)前的實(shí)際情況一致。庫(kù)雷承認(rèn):“這不像是發(fā)現(xiàn)一顆新行星,所有人都大聲驚嘆,但這是個(gè)相當(dāng)棒的結(jié)果。”