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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。
  (本文部分图片来自网络,如有侵权请与作者联系删除)
  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]

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