一个位于约 6500 万光年外的小而暗淡的星系，正威胁着要颠覆科学家们关于暗物质的整个范式——这种被认为像隐藏的宇宙骨架一样遍布宇宙的无处不在的粒子。人们认为，所有星系都应该被更庞大的暗物质云包围，但一个天文学家团队认为他们发现了一个独角兽——一个恒星和气体是那里唯一物质的星系。
但耶鲁大学天文学家彼得·范·多克姆及其同事在《自然》杂志上发表的头版发现，并非故事的结局。它引发了社交媒体上爆发的激烈辩论。“它不符合任何人的预期，”范·多克姆说。“而且每当你发现这样的东西时，突然间你就没有朋友了。”
这场辩论最终在科学期刊页面上平息下来，两组科学家对最初的说法提出了质疑。他们认为，这个星系实际上比团队认为的更近，并且其星团的速度没有被正确计算。这两种可能性都会使该星系看起来更像在附近宇宙中观察到的典型星系，这意味着目前占主导地位的暗物质观点仍然是最佳选择。“他们很可能正确，而且这肯定是一个需要更多研究的有趣星系，”法国斯特拉斯堡大学的天文学家尼古拉斯·马丁说。“只是我们觉得，而且我认为数据也支持这一点，他们有点操之过急，并且过度夸大了它。”
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这个奇怪的星系，被称为 NGC 1052-DF2，看起来像一个模糊的光斑。马丁强调，可靠地估计它包含多少质量极其困难。尽管它的大多数恒星都难以辨认，但在其外围，范·多克姆发现了 10 个亮点，即由众多恒星组成的球形团块，称为“球状星团”，它们更容易测量。它们的运动共同为天文学家提供了关于存在多少质量的线索，就像天文学家通过地球绕太阳运行的速度来测量太阳的质量一样。范·多克姆和他的团队得出了一个低质量估计，这意味着暗物质不可能对星系的总质量做出太多贡献，甚至没有任何贡献。
在 Twitter 帖子和两个月后在 更详细的分析 中，马丁和他的同事认为，范·多克姆的质量推断技术存在两个问题：首先，它抛弃了一个不一致的球状星团，如果将其包括在内，将会得到不同的结果，而这种遗漏似乎令人怀疑。此外，在没有更多数据的情况下，不确定性太大了。换句话说，他们声称，现在判断这个星系是几乎没有暗物质还是有很多暗物质还为时过早。这场争论在上周在德国海德堡举行的一次会议上变成了外交，马丁和范·多克姆都是受邀发言人。“他们认真听取了我们的批评，”马丁说。“这不像我们与所有人为敌。”
范·多克姆的团队最近收集了更多观测数据，有助于消除对这个错误球状星团的疑虑。“我们有新的数据显示，那个[球状星团]更接近其他九个，”他说。“我松了一口气。那个论点基本上已经消失了。”但对于马丁和其他天文学家来说，结论尚未最终确定。加利福尼亚太平洋大学的天文学家伊丽莎·托洛巴也参加了那次会议，她碰巧发表了关于其他三个“超弥散星系”的 研究结果，这种小而延伸的星系——类似于拉伸成蓬松玉米饼大小的薄片——已经开始被称为“超弥散星系”。“令人震惊的是，我们同时发表如此相似的东西，却发现了如此完全不同的东西，”她说。“我发现暗物质含量巨大。”尽管托洛巴的三重星系与范·多克姆的星系具有相似的大小和亮度，但他和他的同事发现他们的星系质量要小得多。考虑到他们的发现挑战了关于星系如何在暗物质云中形成的近乎共识的观点，马丁和其他几位天文学家引用了卡尔·萨根的名言——“非凡的论断需要非凡的证据”——并表示这种程度的证据还有待观察。
另一种解释可能是范·多克姆的星系根本不是离群值，而只是位于与看起来不同的距离。这是加那利群岛天体物理研究所的天文学家伊格纳西奥·特鲁希略采取的方法。如果该星系实际上比预期的更近，那么它明显缺乏暗物质以及极其明亮和巨大的球状星团似乎就不那么异常了。特鲁希略和他的同事使用了五种独立的距离测量方法来论证，如果它更像是 4200 万光年远，那么它将是一个更正常的星系。“当你发现一个像不同距离这样简单的解释可以解释一切时，我们认为我们得到了一个非常重要的结果，”特鲁希略说。但是，他补充说，“如果我错了，我很高兴邀请彼得·范·多克姆共进晚餐。”范·多克姆在 特鲁希略的论文 后，在他的 博客上发表了一篇文章 作为回应，他计划发表另一项研究，其中包含更详细的解释。他认为，如果该星系实际上那么近，那么哈勃太空望远镜图像中的各个恒星将会更加明显。
对范·多克姆研究的批评也来自另一个角度：暗物质批评家。 “修正牛顿动力学”（MOND）的倡导者，这是暗物质假说的一种替代方案，需要调整引力理论定律，他们对范·多克姆声称他的星系令人惊讶的小质量无法用 MOND 解释表示不满。凯斯西储大学的天文学家斯泰西·麦高夫认为，他们 错误地进行了基于 MOND 的计算。“很多人真的不喜欢他们可能在整个暗物质图景上犯错的想法，”他说。“因此，任何看起来与 MOND 有关的错误，他们都会很快抓住。”
马丁说，所有这些分歧远非问题——这就是科学的运作方式。“当论文刚开始流传时，存在紧张关系，但科学是不同人之间的对话。这就是科学前进的方式。”每个人都同意一件事：如果范·多克姆的结论得到证实，后果将是巨大的。然后研究人员可以争先恐后地弄清楚他们遗漏了什么，以及这个奇异的星系是如何存在的。