一個位於約 6500 萬光年外的小而暗淡的星系，正威脅著要顛覆科學家們關於暗物質的整個正規化——這種被認為像隱藏的宇宙骨架一樣遍佈宇宙的無處不在的粒子。人們認為，所有星系都應該被更龐大的暗物質雲包圍，但一個天文學家團隊認為他們發現了一個獨角獸——一個恆星和氣體是那裡唯一物質的星系。
但耶魯大學天文學家彼得·範·多克姆及其同事在《自然》雜誌上發表的頭版發現，並非故事的結局。它引發了社交媒體上爆發的激烈辯論。“它不符合任何人的預期，”範·多克姆說。“而且每當你發現這樣的東西時，突然間你就沒有朋友了。”
這場辯論最終在科學期刊頁面上平息下來，兩組科學家對最初的說法提出了質疑。他們認為，這個星系實際上比團隊認為的更近，並且其星團的速度沒有被正確計算。這兩種可能性都會使該星系看起來更像在附近宇宙中觀察到的典型星系，這意味著目前占主導地位的暗物質觀點仍然是最佳選擇。“他們很可能正確，而且這肯定是一個需要更多研究的有趣星系，”法國斯特拉斯堡大學的天文學家尼古拉斯·馬丁說。“只是我們覺得，而且我認為資料也支援這一點，他們有點操之過急，並且過度誇大了它。”
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這個奇怪的星系，被稱為 NGC 1052-DF2，看起來像一個模糊的光斑。馬丁強調，可靠地估計它包含多少質量極其困難。儘管它的大多數恆星都難以辨認，但在其外圍，範·多克姆發現了 10 個亮點，即由眾多恆星組成的球形團塊，稱為“球狀星團”，它們更容易測量。它們的運動共同為天文學家提供了關於存在多少質量的線索，就像天文學家透過地球繞太陽執行的速度來測量太陽的質量一樣。範·多克姆和他的團隊得出了一個低質量估計，這意味著暗物質不可能對星系的總質量做出太多貢獻，甚至沒有任何貢獻。
在 Twitter 帖子和兩個月後在 更詳細的分析 中，馬丁和他的同事認為，範·多克姆的質量推斷技術存在兩個問題：首先，它拋棄了一個不一致的球狀星團，如果將其包括在內，將會得到不同的結果，而這種遺漏似乎令人懷疑。此外，在沒有更多資料的情況下，不確定性太大了。換句話說，他們聲稱，現在判斷這個星系是幾乎沒有暗物質還是有很多暗物質還為時過早。這場爭論在上週在德國海德堡舉行的一次會議上變成了外交，馬丁和範·多克姆都是受邀發言人。“他們認真聽取了我們的批評，”馬丁說。“這不像我們與所有人為敵。”
範·多克姆的團隊最近收集了更多觀測資料，有助於消除對這個錯誤球狀星團的疑慮。“我們有新的資料顯示，那個[球狀星團]更接近其他九個，”他說。“我鬆了一口氣。那個論點基本上已經消失了。”但對於馬丁和其他天文學家來說，結論尚未最終確定。加利福尼亞太平洋大學的天文學家伊麗莎·託洛巴也參加了那次會議，她碰巧發表了關於其他三個“超彌散星系”的 研究結果，這種小而延伸的星系——類似於拉伸成蓬鬆玉米餅大小的薄片——已經開始被稱為“超彌散星系”。“令人震驚的是，我們同時發表如此相似的東西，卻發現瞭如此完全不同的東西，”她說。“我發現暗物質含量巨大。”儘管託洛巴的三重星系與範·多克姆的星系具有相似的大小和亮度，但他和他的同事發現他們的星系質量要小得多。考慮到他們的發現挑戰了關於星系如何在暗物質雲中形成的近乎共識的觀點，馬丁和其他幾位天文學家引用了卡爾·薩根的名言——“非凡的論斷需要非凡的證據”——並表示這種程度的證據還有待觀察。
另一種解釋可能是範·多克姆的星系根本不是離群值，而只是位於與看起來不同的距離。這是加那利群島天體物理研究所的天文學家伊格納西奧·特魯希略採取的方法。如果該星系實際上比預期的更近，那麼它明顯缺乏暗物質以及極其明亮和巨大的球狀星團似乎就不那麼異常了。特魯希略和他的同事使用了五種獨立的距離測量方法來論證，如果它更像是 4200 萬光年遠，那麼它將是一個更正常的星系。“當你發現一個像不同距離這樣簡單的解釋可以解釋一切時，我們認為我們得到了一個非常重要的結果，”特魯希略說。但是，他補充說，“如果我錯了，我很高興邀請彼得·範·多克姆共進晚餐。”範·多克姆在 特魯希略的論文 後，在他的 部落格上發表了一篇文章 作為回應，他計劃發表另一項研究，其中包含更詳細的解釋。他認為，如果該星系實際上那麼近，那麼哈勃太空望遠鏡影像中的各個恆星將會更加明顯。
對範·多克姆研究的批評也來自另一個角度：暗物質批評家。 “修正牛頓動力學”（MOND）的倡導者，這是暗物質假說的一種替代方案，需要調整引力理論定律，他們對範·多克姆聲稱他的星系令人驚訝的小質量無法用 MOND 解釋表示不滿。凱斯西儲大學的天文學家斯泰西·麥高夫認為，他們 錯誤地進行了基於 MOND 的計算。“很多人真的不喜歡他們可能在整個暗物質圖景上犯錯的想法，”他說。“因此，任何看起來與 MOND 有關的錯誤，他們都會很快抓住。”
馬丁說，所有這些分歧遠非問題——這就是科學的運作方式。“當論文剛開始流傳時，存在緊張關係，但科學是不同人之間的對話。這就是科學前進的方式。”每個人都同意一件事：如果範·多克姆的結論得到證實，後果將是巨大的。然後研究人員可以爭先恐後地弄清楚他們遺漏了什麼，以及這個奇異的星系是如何存在的。