9400万光年外，中国天眼发现一个神秘的“黑暗星系”

#中国天眼#

我们常听到的伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等等，其实都是电磁波，从本质上来讲，它们的区别就是波长的不同，在我们地球上，大部分来自宇宙的电磁波都会被大气层吸收，只有可见光和一部分无线电波能够几乎不受阻挡地抵达地球表面，而这一部分无线电波，就被称为“射电波”。

相比之下，无线电波的波长比可见光长得多，它们可以轻易地穿过宇宙中的气体、尘埃等星际物质，进而可以传播得更远，因此基于射电波段的观测，非常适合我们研究那些在其他波段下难以观察到的宇宙深空。

在世界上众多的射电望远镜之中，位于我国贵州的“中国天眼”（FAST）可谓是“一骑绝尘”，该望远镜口径高达500米，能够探测到来自上百亿光年外的微弱信号，是目前世界上最强大、最灵敏的单口径射电望远镜（没有之一）。

在中国天眼投入使用后，与之相关的研究成果可以说是一个接一个，这不，一个由中科院天文学家徐金龙带领的研究团队，近日又发布了一个基于中国天眼观测数据的新发现：9400万光年外，出现一个神秘的“黑暗星系”。研究人员指出，这个星系的总质量约为太阳的51亿倍，却几乎不会发光。

你可能会问了，既然如此，那这个“黑暗星系”又是怎么被发现的呢？其实这是可以解释的。

氢元素是宇宙中丰度最高的元素，在宇宙中自然存在的氢原子，通常都是由一个质子和一个电子构成，这样的氢原子也被称为“中性氢原子”，它们有一个重要的特点，那就是即使在没有吸收外来能量的情况下，它们也会自发地释放出电磁波，所以“中性氢原子”也被科学家用来作为研究宇宙结构的“示踪剂”。

“中性氢原子”自发释放的电磁波，其频率约为1420MHz，波长约为21厘米，正是射电望远镜的观测范围，通过对这种电磁波进行持续观测，科学家就可以了解到宇宙空间中某个区域中的“中性氢原子”的分布以及它们运动状态，据此就可以判断出它们位于哪种宇宙结构之中。

中国天眼发现这个神秘的“黑暗星系”，正是基于这个原理，在此次研究中，研究人员在9400万光年外发现了一大团“中性氢原子”，在对它们的分布以及运动状态进行仔细分析之后，研究人员给出的结论是：这些“中性氢原子”所在的宇宙结构是一个处于旋转状态的盘状星系。

这个“黑暗星系”随后被命名为“FAST J0139+4328”，在接下来的研究工作中，研究人员又在其他波段下对其进行了观测，研究结果表明，除了在少部分红外线和紫外线波段下有极为微弱的光线之外，该星系根本就不可见，也就是说，如果没有中国天眼强大的观测能力，我们很可能察觉不到这个星系的存在。

（↑ a、b、c、d分别表示在“J0139+4328”光学、近红外、近紫外和中红外的观测结果，其中a和b亮点并不是该星系，而是前景恒星）

那么问题就来了，“FAST J0139+4328”为什么会如此神秘呢？研究人员认为，这个星系应该主要由暗物质构成，根据该研究团队的估算，“FAST J0139+4328”有大约98%的物质都是暗物质，而其他的物质则基本上是气体和尘埃。

关于暗物质，相信大家都有一定的了解，简单来讲就是，这种物质在宇宙只会产生宏观的引力效应，而基于电磁波的观测方式却无法发现它们的存在，所以一个合理的推测就是，既然“FAST J0139+4328”的构成物质主要是暗物质，那么它当然就是一个几乎不会发光的“黑暗星系”了。

值得一提的是，这种主要由暗物质构成的小型星系也被称为“暗矮星系”，在过去的研究中，科学家也曾经发现过疑似“暗矮星系”的星系，但这些星系都属于大型星系的卫星星系。

而此次发现的“FAST J0139+4328”则并不是卫星星系，科学家认为，如果此项研究得到进一步的验证，那就意味着人类首次在宇宙中发现孤立存在的“暗矮星系”，这将大幅提升我们对宇宙的理解，也将会对天体物理学、宇宙学等许多研究领域产生深远的影响。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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参考文献：

Jin-Long Xu, Ming Zhu, Naiping Yu, Chuan-Peng Zhang, Xiao-Lan Liu, Mei Ai, Peng Jiang，Discovery of an isolated dark dwarf galaxy in the nearby universe，arXiv:2302.02646 [astro-ph.CO]