這顆遙遠的星系根本是暗物質？

■高鵬

這顆遙遠的星系根本是暗物質？

■高鵬

有一種物質無人看得見，但又能在觀測中看到經由它的重力造成的變形效應，從而得知該物質的確存在。這就是天文學家給予暗物質的描述。不過現在，同樣的描述或許也適用于一個極遙遠、極微小，距離地球約100億光年，望遠鏡根本看不到的星系。雖然看不到，但天文學家借由背景星系的光經過它時發生的少許變形現象，仍然能夠偵測到這個不為人所見的星系的存在。這個暗衛星星系是迄今在距離如此遙遠的條件下，科學家能偵測到的質量最小的天體。這顆暗衛星星系的發現帶著些許意義：第一，它能幫助人類找到更多類似的天體；第二，它還可以協助驗證或者推翻現有幾種宇宙學理論中，和宇宙結構相關的一些推論。

從事該研究的天文學家說，它真正的關鍵意義在于在后續發展下，可能出現的兩種可能性。第一種可能：假設我們再也找不到更多和它一樣的暗衛星星系的話，這意味著先前關于暗物質屬性的推論，恐將面臨局部改正。反之，與第一種可能性相對的第二種可能性是：如果我們找到的暗衛星星系的數量符合仿真結果，也就是數量算是“相當多”的話，那便能印證我們先前所知道的暗物質屬性。

既然有暗衛星星系，那么誰是這顆暗衛星星系所依附的主星系？它編號為JVASB1938+666，是一個距離地球極遙遠的橢圓星系。研究團隊原本便是希望運用重力透鏡方法尋找一些遙遠星系所具有的暗衛星星系（這些衛星星系因幾乎不發光或只發出很黯淡的光而得其名），前述這顆暗衛星星系便是在科學家的努力搜尋中獲得的結果。研究團隊使用的工具是夏威夷毛納基山頂上配備有自適應光學儀器設備的凱克望遠鏡。這是一種能自動追蹤星光的自適應光學系統，因為能大幅擺脫地球大氣層造成的擾流及信號變形現象，觀測結果更為精準。

根據MIT團隊的觀測結果，這兩個從地球視角看來似乎肩并肩的星系，其實距離地球仍稍有遠近之別。因此，當距離較近的那個（前述的暗衛星星系，質量較小）行經較遠的JVAS B1938+666前方時，因前者本身重力場的影響，能使地球上的觀測者看見后者所發出的光呈現扭曲變形的現象。這種變形有另一個好記的名稱，叫做“愛因斯坦環”。

B1938+666星系受到重力透鏡作用，以凱克望遠鏡在紅外線波段觀測下所看到的影像。具有所謂“愛因斯坦環”的變形

由于愛因斯坦環的大小、形狀及亮度都和前景星系里質量的整體分布息息相關，所以運用所觀測到的愛因斯坦環現象經計算后便可得知，這個暗衛星星系的質量大約為太陽的2億倍。

現有的數值仿真計算模型中，多數都認為銀河系的衛星星系應該約有1萬顆，但其中只有30顆被觀測到。天文學家估計，一種可能是因為其中的許多衛星星系其實是由暗物質構成的，所以，若還是以常規方式觀測這群無影無蹤的星系，差不多算是自尋煩惱，注定沒有收獲。又或者是另一種可能性正在向我們招手：天文學中對于“星系究竟由什么物質組成”的觀點，現在已經收到了一封可能必須修正的挑戰信。

所謂矮星系，也就是衛星星系的基本定義指的是，那些“掛在較大星系尾巴邊上、質量較小的一些星系”。或許正由于它質量小，并且質量的大部分并非由恒星所貢獻，而是由暗物質所組成，因此，天文學家此次發現的遙遠星體，才是如此的昏暗，甚至完全不可見。

這個研究計劃的負責人威吉特表示，由于種種原因，這些暗星系無法形成很多很多的恒星，甚至于連一顆恒星都不能形成。因此，打從一開始，它們就是滯留在“暗”的境地里的一群。

威吉特的團隊計劃繼續用這樣的方法在宇宙其他區域進行更多衛星系的搜尋工作。或許借由廣泛的資料搜集，能逐步揭曉暗物質的廬山真面目。