天文学家发现以暗物质为主的新型天体

藉由美国国家航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope），天文学家首次发现一种新型天体，它是没有恒星但富含气体的暗物质云，可能是早期未成功形成的“失败星系”所留下的“遗迹”。

NASA在1月5日发布的新闻稿中指出，这个被昵称为“云9”（Cloud-9）的天体距离地球1,400万光年，是天文学家首次在宇宙中探测到的此类天体。这项发现有助于我们更深入地了解星系的形成、早期宇宙以及暗物质的本质。

美国大学天文研究协会（Association of Universities for Research in Astronomy，AURA）暨太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）的研究人员福克斯（Andrew Fox）说：“这团云气是通往黑暗宇宙的窗口。”

他说：“我们从理论中得知，宇宙中大部分质量估计都是暗物质，但由于暗物质不发光，因此很难探测到它们。‘云9’让我们得以罕见地一窥这团以暗物质为主的云气。”

这个天体被称为“再电离限制氢云”（Reionization-Limited H I Cloud，RELHIC），它描述的是宇宙早期遗留下来的氢云，一种尚未形成恒星的化石遗迹。

科学家多年来一直在寻找这种理论上的“幽灵天体”存在的证据。直到他们用哈勃太空望远镜观测到这片氢云，并证实它确实没有恒星，才为这个理论提供了佐证。

这项研究的主要报告撰写人、STScI的研究人员阿南德（Gagandeep Anand）说，在使用哈勃太空望远镜之前，人们可能会认为这是一个暗淡的矮星系，用地面望远镜根本无法观测到它。“但藉由哈勃太空望远镜的先进巡天照相机（ACS），我们能确定那里什么也没有。”

“云9”的发现令人意外。同样来自STScI的研究人员比顿（Rachael Beaton）比喻说，在银河系的邻近星系中，或许会有一些废弃的“房子”。

研究人员说，这个天体的发现表明，宇宙中可能存在许多其它小型的、以暗物质为主的结构，也就是未能形成的星系。这项发现为我们提供了新的视角，让我们得以研究宇宙中难以通过传统观测手段（主要针对恒星和星系等明亮天体）进行研究的暗物质成分。

天文学家多年来一直在研究银河系附近的氢云，但这些氢云通常比“云9”更大、更不规则。与其它观测到的氢云相比，“云9”更小、更紧凑、呈现高度球形，其外观与其它氢云截然不同。

“云9”的核心由中性氢组成，直径约4,900光年。研究人员经由该天体发出的无线电波量测到其氢气质量约为太阳的100万倍。假设气体压力与该天体的引力达到平衡（目前看起来确实如此），研究人员计算出该天体的暗物质质量约为50亿个太阳质量。

尽管这团云气的形成方式目前尚属推测，但如果它的质量持续增加，它未来或许会形成星系。

如果它的质量远大于太阳，例如超过太阳质量的50亿倍，它就会坍缩、生成恒星，最终变成一个与其它星系并无二致的星系。如果它的质量远小于太阳质量的50亿倍，其中的气体可能会分散并电离，最终所剩无几。但它目前处于一个恰到好处的位置，有可能保持现有的状态。

研究人员说，“云9”是一个没有恒星的神秘结构的例子。仅仅观察恒星并不能揭示全貌。研究气体和暗物质有助于更全面地了解这些系统中正在发生的事情。

从观测角度来看，辨识这些未能形成的星系极具挑战性，因为附近的星系亮度远远超过它们。这类星系也容易受到环境效应的影响。这些因素进一步减少了人们对这类星系的预期数量。

这种天体因为缺乏恒星，所以为我们提供了一个独特的窗口，让我们得以窥见暗物质云的内在特性，进而帮助我们深入了解早期宇宙和暗物质的物理学。