那里有一个星系，没有明显的恒星，但基本上充满了暗物质。你说什么?没有恒星的星系?这不是不可能吗?发现它并试图解释为什么它看起来没有星星的天文学家表示，不一定。“我们所知道的是，这是一个富含气体的星系，”研究这个原始星系物体的天文学家绿岸天文台的凯伦·奥尼尔说。“它并没有像我们预期的那样展示恒星的形成，可能是因为它的气体太分散了。”

发现没有恒星的原始暗物质星系

奥尼尔和一组同事在进行天空观测时发现了这个奇怪的、看似无星的物体，名为 J0613+52。他们的目标是一组所谓的“低表面亮度”星系 (LSBG)。他们使用绿岸望远镜、阿雷西博望远镜(在其过早结束之前)和南赛射电望远镜观察了 350 个这些昏暗、漫射的天体。我们的想法是调查它们并确定它们的气体含量和动态质量。

J0613+52并不是球队最初的目标之一。奥尼尔表示，相反，他们是在试图弄清楚为什么 Green Bank 和 Nançay 的一些数据不匹配时偶然发现的。“GBT 意外地指向了错误的坐标并发现了这个物体，”她解释道，并指出这个星系是新的、未知的。112 秒差距内没有任何星系，使其成为一个相当孤立的目标。有趣的是，根据他们的观察，研究小组发现J0613+52具有与正常螺旋大致相同的质量和气体含量特征。然而，它没有星星。这构成了他们想要解开的谜团。

什么是低表面亮度星系?

当你将 J0613+52 所代表的星系类型与诸如充满恒星的螺旋星系和椭圆星系等更熟悉的类型进行比较时，它是一种奇怪的星系。一方面，它是一个形状不规则的矮星系。没有任何明显的星星，它相当暗淡。像这样的天体最不寻常的一点是，暗物质似乎在其成分中占主导地位。如果 J0613+52 和其他的一样，它可能有高达 95% 的暗物质限制了我们可以检测到的中性气态氢。

那么，为什么 J0613+52 中没有星星呢?奥尼尔将其描述为“未进化”的矮人。那是因为中性氢气成分太分散，而且太分散。LSBG 的引力通常较小，因此很难自行形成恒星。所以，它们的进化是非常缓慢的。如果它们确实开始将气体转化为恒星，则需要很长时间才能发生。一些天文学家认为，LSBG 是宇宙时间中晚形成的天体。这或许可以解释这一现象在相对“现代”的时代的存在。

无线电视图追踪所谓“暗物质星系”VIRGOH121 中的气体。图片来源：阿雷西博射电望远镜

此外，J0613+52 距离任何邻近星系太远，无法与它们发生引力相互作用。这意味着它们无法通过任何可能的合并或碰撞触发恒星形成。“J0613+52 似乎未受干扰且不发达，”她说。“这可能是我们第一次发现附近由原始气体组成的星系。” 这意味着它的气体含量随着时间的推移基本上没有变化。

J0613+52与暗物质

J0613+52 本身就很有趣，但它也与暗物质有关。我们看不到这种未知的“东西”，但我们可以测量它的引力效应。它似乎在这些矮星 LSBG 形成的区域占据主导地位，这让天文学家能够深入了解这些物质在宇宙中的分布情况。

暗物质含量也可以解释为什么像 J0613+52 这样的星系不容易与其他星系相互作用。暗物质“光环”就像守门人一样将它们分开。缺乏“接触”可能会阻止它因碰撞而形成巨星。这类恒星是最先形成的。它们最终死于超新星爆炸，并在其环境中播撒恒星和行星形成所需的重元素。J0613+52 和其他行星没有这些重元素，这是它们内部没有形成恒星的另一个线索。

还有其他类似的暗物质星系吗?

这并不是第一次有人偶然发现像这样的“黑暗”星系。当然还有其他候选人。2005年，天文学家在室女座星团中发现了一个名为VIRGOH1 21的暗星系。一种共识是它主要由暗物质构成。这也描述了 J0613+52。VIRGOH1 21 也是通过射电望远镜发现的，旨在寻找氢气分子的振动。然而，自从它被发现以来，一些天文学家提出，这个暗星系可能是很久以前星系碰撞产生的气体和碎片潮汐尾的一部分。这种不确定性就是为什么进一步观察 J0613+52 至关重要。

奥尼尔在美国原子学会的演讲中指出，将需要高灵敏度的仪器来探索J0613+52并了解其特性。Green Bank 即将安装一台新相机，名为 ALPACA(用于天文学的高级 L 波段相控阵相机)。一旦启动并运行，ALPACA 将扩展望远镜的视野，使天文学家能够进一步探索 J0613+52 和其他类似的低表面亮度星系。