天文学家发现“暗星系”候选天体：拥有约 20 亿倍太阳质量的氢气，却几乎没有恒星

IT之家 11 月 9 日消息，据《连线》报道，一些星系似乎具备形成恒星所需的全部条件，却几乎从未孕育出恒星。多年来，科学家一直对这一现象感到困惑。近期研究发现，这些被称为“暗星系”的天体可能遍布宇宙。

所谓暗星系，是指内部含有气体和暗物质，却几乎没有恒星甚至完全没有恒星的星系。找到它们有助于天文学家理解，为什么有些星系能够形成恒星，而另一些却始终保持黑暗，同时也能检验现有星系形成理论是否准确。

目前，科学家最为认可的宇宙模型被称为 Lambda-CDM 模型。该模型假设宇宙中存在两种不可见成分：一种是暗能量，这种神秘属性被认为推动着宇宙加速膨胀；另一种是冷暗物质，物理学家推测它约占宇宙全部物质的 85%。

根据这一模型，被称为暗物质晕的暗物质团块为星系的形成和成长提供了引力框架。气体聚集在这些暗物质晕内部，随后逐渐冷却、坍缩，最终形成恒星。不过，天文学家仍在试图弄清楚，为什么这一过程会在某些暗物质晕中发生，在另一些暗物质晕中却没有出现。

一种可能性是，部分星系虽然含有大量氢气，却几乎没有形成恒星。这类天体因此极难被观测到。如今，研究人员发现了一个颇具希望的暗星系候选天体，并已将研究成果发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。

这个名为 AGC 322753 的天体含有约相当于 20 亿个太阳质量的氢气，但目前似乎没有恒星。不过，研究人员指出，它的体量太大，不太可能完全不含恒星。如果最终得到确认，它将成为一个质量异常庞大的无恒星星系。

来自澳大利亚斯威本科技大学（Swinburne University of Technology）的研究人员，通过对比两项已有射电观测项目的数据发现了这一目标。其中一项观测由位于波多黎各的阿雷西博天文台完成，另一项则来自中国的 500 米口径球面射电望远镜（FAST）。

两台望远镜都探测到了一团质量巨大的氢气云。过去十年间，其他研究人员也发现过多个暗星系候选天体，但 AGC 322753 还有一个特别之处：它可能正在旋转。据IT之家了解，氢气会以特定波长发射无线电波。

当气体朝地球方向运动时，信号波长会缩短；当气体远离地球时，波长则会变长。AGC 322753 发出的信号呈现出两个明显的峰值，这意味着氢气云的一侧可能正朝我们移动，另一侧则正在远离我们。

这可能意味着，氢气已经形成了一个有序的旋转结构，类似普通星系中的旋转盘，尽管它似乎从未形成恒星。斯威本科技大学研究人员、论文作者马尔科 · 莫纳奇（Marco Monaci）表示：“理论模型和模拟结果都告诉我们，暗星系不应该旋转，因此这一发现非常有意思。

”如果 AGC 322753 确实是一个没有恒星、却正在旋转的气体盘，天文学家就必须解释：这些气体为何能够在没有形成恒星的情况下，组织成如此规整的结构。这还不是唯一的谜团。大多数星系形成模型都预测，拥有如此庞大氢气储量的云团至少应该形成一些恒星，因为其中密度最高的区域会在自身引力作用下坍缩，最终点燃恒星形成过程。

论文合著者认为，AGC 322753 完全不含恒星的可能性或许很低。因此，他们更倾向于另一种解释：这个天体可能存在一些亮度极低、难以观测到的恒星，属于一种“近乎暗星系”。如果真是如此，这些恒星的亮度也必然非常微弱。

研究人员使用 DESI Legacy Imaging Surveys 项目的深空光学图像进行搜索，依然没有发现任何恒星发出的光。与射电望远镜探测到的氢气不同，这项巡天项目主要寻找的是恒星发出的可见光。

根据现有观测，研究团队估计，AGC 322753 中氢气的质量至少是恒星质量的 40 倍。这也引出了一个关键问题：究竟是什么因素抑制了恒星的形成？研究人员表示，还需要开展更多观测才能确认 AGC 322753 是否真的是一个暗星系或近乎暗星系。

例如，位于美国新墨西哥州、由多台射电天线组成的甚大天线阵（Very Large Array，VLA）就可以用于进一步观测。美国国家射电天文台（National Radio Astronomy Observatory）的罗伯特 · 明钦（Robert Minchin）表示：“目前，进一步了解这个天体确实是至关重要的下一步。

它非常引人入胜，我想知道更多。”明钦深知这类观测信号可能具有误导性。他曾参与发现另一个暗星系候选天体 VIRGOHI21。该天体在 21 世纪初被发现，但后来研究人员重新解释了相关观测结果，认为它实际上是一个从附近星系中被引力撕扯出来的长条状氢气流，也就是所谓的潮汐尾。

这类被撕扯出来的气体可能保留部分原有运动状态，从而呈现出类似旋转的信号。因此，明钦认为，研究人员还需要进行更多观测，才能排除 AGC 322753 也属于这种情况的可能性。不过，目前尚未发现明显的附近星系能够为它提供这些气体。

布拉格捷克科学院天文研究所（Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences）的天文学家里斯 · 泰勒（Rhys Taylor）则认为，潮汐碎片不太可能解释目前的观测结果。

他表示，通过这种过程重现该暗星系候选天体独特的双峰信号，“在技术上并非不可能，但发生的概率极低”。不过，泰勒和明钦都指出了另一个值得关注的问题：研究人员使用的两项射电巡天数据，将这团氢气定位在天空中明显不同的位置。

这意味着，AGC 322753 可能并不是一个紧凑的星系，而是一团范围更大的气体云。后续观测有望帮助研究人员厘清这一问题。行星科学研究所（Planetary Science Institute）的伊丽莎白 · 亚当斯（Elisabeth Adams）表示，无论 AGC 322753 最终被证实是完全黑暗，还是仅仅因为恒星亮度极低而难以观测，研究这类天体都有助于天文学家弄清楚，为什么有些星系能够形成恒星，而另一些却似乎无法做到。

一种可能的解释是，某些星系旋转速度过快，导致内部气体始终无法聚集到足够紧密的程度，因而难以发生坍缩。另一种可能是，宇宙最早期恒星发出的紫外线加热了这些气体，使其温度过高，无法凝聚形成恒星。

研究这类近乎暗星系的天体，或许能够帮助科学家区分上述两种情况，进一步揭示早期宇宙的环境如何塑造了今天我们所看到的星系。亚当斯表示：“一旦某个天体不再被归类为暗星系，人们似乎就不再关心它了，而我认为这种做法并不正确。

”不过，如果 AGC 322753 最终被证实完全没有恒星，它将成为迄今发现的质量最大的暗星系之一，有望帮助科学家解释：Lambda-CDM 模型所预测、但一直未被找到的那些“失踪星系”究竟藏在何处。

这一发现甚至可能帮助天文学家理解，为什么有些富含气体的星系能够形成恒星，而另一些却不能。它不仅可以为现有星系形成模型提供重要检验，也可能为揭示暗物质的本质带来新的线索。