天文学家早就认识到，星系有多种形态，任何星系的大小和形状都能反映其历史。一个快速旋转的巨型星系会像我们熟悉的银河系一样形成美丽的旋涡图案；如果两个巨型旋涡星系发生碰撞，它们可能会变成一个更大的恒星群，称为椭圆星系。在所有这些强大的巨型星系周围，数十个微小的“矮”星系在跳舞——这些可能是巨型星系形成过程中的残余物。然而，最近，观测者发现大量星系以一种新的奇怪形式出现，这种形式不太容易解释。
2014年，由耶鲁大学的彼得·范·多库姆领导的天文学家将一组敏感的小型望远镜对准了后发座星系团，并惊讶地发现由此产生的图像上到处都是47个“污点”。这些污点不是某人的指纹；它们是幽灵星系，看起来像是巨型星系和矮星系的奇怪混合体。它们像巨型星系一样，大小与银河系相当；像矮星系一样，它们很暗淡，发出的光大约只有千分之一。这两个相反的特征解释了它们奇怪的外观：由于它们相对较少的恒星分布在巨大的空间中，因此它们看起来很暗淡，像幽灵一样。
此外，这些“超弥散”星系被证明非常普遍。当天文学家使用8.3米昴星望远镜更仔细地观察后发座星系团时，他们发现了超过800个额外的例子，并且通过对档案数据的搜索发现，该类别的最初几个成员出现在20世纪80年代的观测中。面对如此多的怪异现象，理论家们现在正在制定新的模型来解释这种大量幽灵星系的出现。
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苍白而幽灵般的超弥散星系，例如后发座星系团中的这个，数量众多，但没有人确切知道它们是如何产生的。
图片来源：哈勃太空望远镜。美国宇航局、欧空局和彼得·范·多库姆（耶鲁大学）等
范·多库姆倾向的设想是，超弥散星系是失败的巨型星系。在这个模型中，像银河系一样巨大的星系因为不幸落入星系团而未能发光，星系团剥夺了它们的气体。如果没有大量的气体，这些星系就无法产生新的恒星，因此这些巨型星系衰退成目前的暗淡、弥散状态。
然而，现在，哈佛-史密森天体物理中心的尼古拉·阿莫里斯科和艾维·勒布提出了一个不同的想法来解释超弥散星系。“它们是矮星系，”阿莫里斯科说。“这就是为什么它们如此众多的原因。”
新提议的关键是自旋。不同的矮星系在出生时以不同的速度旋转。当一个大的物体——星系、恒星或行星——在引力的作用下收缩时，角动量守恒会将任何微小的初始旋转放大为显著的、可测量的自旋。如果一个矮星系碰巧出生时旋转缓慢，气体就会冲向星系的中心，在一个紧凑的区域形成恒星。但是，如果一个矮星系出生时旋转速度快，那么涌入的气体反而会与星系的中心保持距离，在更大的范围内形成恒星。在阿莫里斯科和勒布最近发表在《皇家天文学会月刊》上的新提议中，超弥散星系是在自旋速度极快的情况下诞生的矮星系，它们在广阔的范围内形成了恒星。“我喜欢这个想法，因为它可验证，”范·多库姆说。“我有点希望它不是真的，因为对我来说，它比失败的巨型星系设想更没意思。”
新理论对超弥散星系做出了一个简单的预测：如果它们是矮星系，“它们应该无处不在，”阿莫里斯科说。相反，如果这些星系是失败的巨型星系，它们的存在归因于星系团的气体剥离影响，那么星系团应该是超弥散星系的唯一宇宙家园。星系团具有如此强大的引力，以至于它们很难逃脱——一旦一个星系落入其中，它就无法爬出去。到目前为止，几乎所有已知的超弥散星系都出现在星系团中，而不是出现在称为星系群的较小的星系聚集地中，但随着天文学家开始更彻底地寻找它们，其他星系可能会在其他地方出现。
区分失败的巨型星系和快速旋转的矮星系的另一种方法是测量超弥散星系的质量——加那利群岛天体物理研究所的迈克尔·比斯利和他的同事最近完成了这项工作。比斯利的星系位于室女座星系团中，质量约为银河系的8%。根据勒布的说法，这支持了该星系是由一个快速旋转的矮星系形成的观点，但范·多库姆说，即使按照超弥散的标准来看，该星系也异常暗淡，因此它是一个不适合从中对整个类别进行重大推断的异常值。“人们引用同一个星系来支持如此不同的想法，这真是令人着迷，”范·多库姆说。
通常，这样的幽灵星系对于观测者来说很难称重，但比斯利的团队通过测量七个明亮的球状星团围绕星系运行的速度来规避这个问题。范·多库姆说，球状星团的存在支持了他关于超弥散星系是巨型星系的观点，因为大多数矮星系都没有球状星团。但是，阿莫里斯科反驳说，比斯利的星系所拥有的球状星团远远少于巨型星系通常拥有的球状星团。
范·多库姆希望很快得到答案。在今年的一月、三月和四月，他和他的合作者用巨大的凯克望远镜盯着后发座星系团中的三个超弥散星系看了长达34个小时。“这就是需要的时间，”他说。在分析数据后，他应该知道这些星系的恒星移动的速度有多快，从而知道它们的宿主的质量有多大——揭示这种新发现的星系是快速旋转的矮星系，还是未能发光的巨型星系。敬请期待。