人们发现了一个星系，它与现代宇宙中任何已知的星系不同，似乎基本上没有恒星。这个星系——漂浮在太空中的一大块尘埃和气体，漫无目的地漂流，仅仅由于其在射电望远镜中微妙的、偶然的信号而被发现——质量几乎与银河系相当，但肉眼不可见。耶鲁大学天体物理学家皮特·范·多库姆说，这一发现可能会“颠覆我们对星系形成的认知”，他没有参与这项发现。
这个名为 J0613+52 的物体是由卡伦·奥尼尔领导的团队发现并报告的，奥尼尔是西弗吉尼亚州绿岸天文台的资深科学家。奥尼尔和她的同事一直在使用来自绿岸望远镜、巴黎南锡射电望远镜和现已坍塌的波多黎各阿雷西博望远镜的射电观测来观察一类已知的物体，称为低表面亮度星系，或 LSB。这些昏暗、微小的星系通常是较大星系或小型矮星系被撕裂的碎片。
在一次计划中使用绿岸望远镜（一个巨大的 330 英尺单碟望远镜）的观测中，研究人员意识到他们指向了夜空中的错误位置。“我们错误地输入了位置，”奥尼尔说。但是，望远镜并没有在那个地点一无所获，而是探测到一个类似星系的氢气信号，距离约 2.7 亿光年。然而，在可见光观测中，“那个区域没有任何物体，”她说。这项发现于一月份在新奥尔良举行的第 243 届美国天文学会会议上公布。
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这种奇特的组合——富含氢的射电信号和没有明显的可见光——表明这个星系几乎完全由气体和暗物质构成，几乎没有任何恒星。该团队的测量表明，银河系闪耀着超过 1000 亿颗恒星的组合光芒，比新发现的物体至少亮 10 万倍。研究人员还设法测量了这个星系大小的气体团旋转的速度，这使他们能够估计其普通物质的库存至少为 20 亿个太阳质量——大约是银河系所含物质的十分之一，但远大于其他 LSB 所含的物质，后者可能只有百分之一大小。奥尼尔说，很可能也存在“相当数量的暗物质”，但对暗星系确切物理尺寸的持续不确定性使得相关的暗物质估计充其量是模糊的。
最有趣的是，J0613+52 是完全孤立的，没有邻近星系比 3.3 亿光年左右更近；事实上，银河系似乎是该物体已知的最近的伴星。“在宇宙的这些空洞区域，气体应该太稀薄，无法形成任何类似星系的物体，”奥尼尔说。“显然，这不太正确。”她和她的同事推测，J0613+52 可能自早期宇宙以来就一直孤身在太空，作为一个孤立的气体袋存在，自形成以来几乎没有变化，已经数十亿年了。“这是我们第一次真正了解原始星系，”她说。“它包含来自早期宇宙的气体，这些气体从未转化为恒星。”
范·多库姆说，在提出这样的主张之前，还需要做更多的工作。“那将非常令人兴奋，”他说，“但我们需要重新观察该区域，并确保数据中没有故障。”范·多库姆帮助在新墨西哥州运营的一架名为蜻蜓望远镜的望远镜，可以与其他望远镜一起使用，以寻找该物体黑暗中发出的微弱星光的任何证据。“我们当然计划观察，”他说。奥尼尔说，她的团队也在与一些小组合作，以便“希望在今年某个时候”进行一些自己的观测。
新墨西哥州国家射电天文台的罗伯特·明钦观看了奥尼尔的演讲，他认为该团队的推论是正确的。“我认为这绝对是一个真实的探测，”他说。“它看起来确实像一个原始物体。这有点像发现了一只活恐龙，并让它在那里进行研究。”
如果 J0613+52 被证实是一个极其微弱且孤立的 LSB，这将使其在已知的数百个此类物体中独一无二，那么它可以为星系的生命提供重要的见解。“到目前为止，我们一直认为，如果你拥有银河系的质量，那么不形成任何恒星将是非常困难的，”范·多库姆说。“那里有如此多的物质。”而且，当年轻而巨大的太阳在超新星中爆炸，丰富并喷射出大量形成恒星的气体和尘埃时，恒星往往会产生更多的恒星。然而，由于未知的原因，某些东西似乎抑制了 J0613+52 中的这种活动，尽管该星系可能隐藏着稀疏、微弱的恒星群，随后的观测将会发现。“这是一个极好的实验室，可以真正检验我们关于恒星和星系如何形成的极端想法，”奥尼尔说。
奥尼尔说，该星系的高度隔离可能有助于解释其恒星的缺乏，这可能是由于缺乏来自附近星系的引力推力，否则这些推力会导致形成恒星的气体云聚集和坍塌。“如果你在一个密度较高的区域，那没关系，但在这种情况下，没有邻居，你最终会保持弥散状态，”她说。相比之下，我们的银河系位于密度更高的区域，即室女座超星系团，已知的最近的矮星系仅在 25,000 光年之外。如果 J0613+52 像测量结果表明的那样旋转，那么它可能会具有一些形状或结构，这将与像我们自己的星系这样的成熟星系相匹配。“如果它确实在旋转，你也许可以看到最终在那里探测到的 [任何] 恒星中极其微弱的螺旋结构，”范·多库姆说。“那将非常棒。”
绿岸望远镜、澳大利亚和南非的平方公里阵列以及智利的维拉·鲁宾天文台即将进行的巡天调查可能会发现更多像 J0613+52 这样的物体（如果存在任何物体）。但就目前而言，它作为唯一的此类“暗”星系而独立存在。“事实上，我们完全是由于自己的失误而发现了它，这令人难以置信地惊讶，”奥尼尔说。“这是大海捞针。如果它是唯一一个，我真的会感到震惊。”