9400萬光年外，科學家借助天眼發現一個神秘的「黑暗星系」，幾乎在宇宙中隱身

我們常聽到的伽馬射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波等等，其實都是電磁波，從本質上來講，它們的區別就是波長的不同，在我們地球上，大部分來自宇宙的電磁波都會被大氣層吸收，只有可見光和一部分無線電波能夠幾乎不受阻擋地抵達地球表面，而這一部分無線電波，就被稱為「射電波」。

相比之下，無線電波的波長比可見光長得多，它們可以輕易地穿過宇宙中的氣體、塵埃等星際物質，進而可以傳播得更遠，因此基于射電波段的觀測，非常適合我們研究那些在其他波段下難以觀察到的宇宙深空。
在世界上眾多的射電望遠鏡之中，位于我國貴州的「中國天眼」（FAST）可謂是「一騎絕塵」，該望遠鏡口徑高達500米，能夠探測到來自上百億光年外的微弱信號，是目前世界上最強大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡（沒有之一）。

在中國天眼投入使用后，與之相關的研究成果可以說是一個接一個，這不，一個由中科院天文學家徐金龍帶領的研究團隊，近日又發布了一個基于中國天眼觀測數據的新發現：9400萬光年外，出現一個神秘的「黑暗星系」。研究人員指出，這個星系的總質量約為太陽的51億倍，卻幾乎不會發光。

你可能會問了，既然如此，那這個「黑暗星系」又是怎麼被發現的呢？其實這是可以解釋的。
氫元素是宇宙中豐度最高的元素，在宇宙中自然存在的氫原子，通常都是由一個質子和一個電子構成，這樣的氫原子也被稱為「中性氫原子」，它們有一個重要的特點，那就是即使在沒有吸收外來能量的情況下，它們也會自發地釋放出電磁波，所以「中性氫原子」也被科學家用來作為研究宇宙結構的「示蹤劑」。

「中性氫原子」自發釋放的電磁波，其頻率約為1420MHz，波長約為21厘米，正是射電望遠鏡的觀測范圍，通過對這種電磁波進行持續觀測，科學家就可以了解到宇宙空間中某個區域中的「中性氫原子」的分布以及它們運動狀態，據此就可以判斷出它們位于哪種宇宙結構之中。
中國天眼發現這個神秘的「黑暗星系」，正是基于這個原理，在此次研究中，研究人員在9400萬光年外發現了一大團「中性氫原子」，在對它們的分布以及運動狀態進行仔細分析之后，研究人員給出的結論是：這些「中性氫原子」所在的宇宙結構是一個處于旋轉狀態的盤狀星系。
這個「黑暗星系」隨后被命名為「FAST J0139+4328」，在接下來的研究工作中，研究人員又在其他波段下對其進行了觀測，研究結果表明，除了在少部分紅外線和紫外線波段下有極為微弱的光線之外，該星系根本就不可見，也就是說，如果沒有中國天眼強大的觀測能力，我們很可能察覺不到這個星系的存在。

（↑ a、b、c、d分別表示在「J0139+4328」光學、近紅外、近紫外和中紅外的觀測結果，其中a和b亮點并不是該星系，而是前景恒星）
那麼問題就來了，「FAST J0139+4328」為什麼會如此神秘呢？研究人員認為，這個星系應該主要由暗物質構成，根據該研究團隊的估算，「FAST J0139+4328」有大約98%的物質都是暗物質，而其他的物質則基本上是氣體和塵埃。
關于暗物質，相信大家都有一定的了解，簡單來講就是，這種物質在宇宙只會產生巨觀的引力效應，而基于電磁波的觀測方式卻無法發現它們的存在，所以一個合理的推測就是，既然「FAST J0139+4328」的構成物質主要是暗物質，那麼它當然就是一個幾乎不會發光的「黑暗星系」了。

值得一提的是，這種主要由暗物質構成的小型星系也被稱為「暗矮星系」，在過去的研究中，科學家也曾經發現過疑似「暗矮星系」的星系，但這些星系都屬于大型星系的衛星星系。
而此次發現的「FAST J0139+4328」則并不是衛星星系，科學家認為，如果此項研究得到進一步的驗證，那就意味著人類首次在宇宙中發現孤立存在的「暗矮星系」，這將大幅提升我們對宇宙的理解，也將會對天體物理學、宇宙學等許多研究領域產生深遠的影響。


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