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暗星系

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暗星系是一种假设的星系，没有或只有很少恒星。它们的名字是因为他们没有可见的[1]，但如果它们含有大量气体，则可以检测到。天文学家长期以来一直在理论上推测暗星系的存在，但迄今为止还没有可以实证的例子[2]。暗星系与星系潮汐相互作用引起的星系间气体云不同，因为这些气体云不含暗物质，因此在专业上它们不符合星系的资格。区分星系间气体云和星系是困难的；大多数候选暗星系都是潮汐气体云[3]。迄今为止最好的暗星系候选者包括HI1225+01[4]、AGC 229385[5]以及在类星体研究中发现的大量气体云。

2016年8月25日，天文学家报告称，蜻蜓44星系是一个超稀疏星系（UDG，Ultra diffuse galaxy），具有银河系的质量，但几乎没有可分辨的恒星或星系结构，几乎完全由暗物质组成[6][7][8]。

观测证据

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使用阿雷西博或帕克斯望远镜等灵敏但分辩率低的电波望远镜进行的大规模调查，寻找星系中氢原子的氢线。然后将这些量测与光学量测相匹配，以识别没有光学对应物，即没有恒星源的任何天体。

天文学家寻找暗星系的另一种方法是在背景类星体的光谱中寻找氢吸收线。这项技术揭露了许多星系间的氢云，但因为这些源往往距离太远，并且经常被类星体在光学上发出的明亮光线淹没，因此追迹候选的暗星系是困难的。

暗星系的性质

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起源

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2005年，天文学家发现了气体云VIRGOHI21，并试图确定它是什么，以及为什么它会对星系NGC 4254造成如此大的引力。经过多年的其它解释，因为它对NGC 4254产生了巨大的影响，一些人得出结论，VIRGOGHI21是一个暗星系[9]。

大小

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因为它们无法用普通望远镜观测到，暗星系的实际大小是未知的。有各种各样的估计，从银河系的两倍大小[10]，到小类星体的大小，有各种各样的估计。

结构

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暗星系由暗物质组成。此外，暗星系理论上由氢和尘埃组成[9]。一些科学家支持暗星系可能包含恒星的观点[11]。虽然，暗星系的确切组成是未知的，因为迄今为止还没有确凿的方法来发现它们。然而，天文学家估计这些星系中气体的质量大约是太阳的10亿倍[12]。

观察暗天体的方法

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暗星系不包含可见的恒星，使用光学望远镜也看不到。阿雷西博星系环境调查（AGES，Arecibo Galaxy Environment Survey）是之前使用阿雷西波无线电望远镜搜索暗星系的一项研究，据预测，暗星系中含有可量测的中性氢。阿雷西博无线电望远镜在其它望远镜无效的波段上很有用，因为它能够探测这种中性氢的发射，特别是21cm线[13]。不幸的是，2020年12月1日阿雷西博无线电望远镜的退役和随后的灾难性倒塌，在一定程度上限制了其进一步收集数据的能力与效率。

替代理论

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科学家们说，我们今天看到的星系是在暗星系之后才开始创造恒星的。基于众多的科学论断，暗星系在天文学家和科学家今天看到的许多星系中扮演了重要角色。剑桥大学科维理宇宙学研究所的马丁·海内尔（Martin Haehnel）声称，银河系的前身实际上是一个小得多的明亮星系，它与附近的暗星系合并，形成了我们现时看到的银河系。多位科学家一致认为，暗星系是现代星系的基石。加州大学圣克鲁斯分校的塞巴斯蒂安·坎塔卢波（Sebastian Cantalupo）同意这一理论。他接着说："在我们现时的星系形成理论中，我们认为大星系是由小星系合并而成的。暗星系给大星系带来大量气体，从而加速大星系中恒星的形成。"科学家们有专门的专业技术来定位这些暗星系。这些技术能够让我们更多地了解宇宙中发生的其他特殊事件；例如，"宇宙网"。这个"网"是由不可见的气体和暗物质细丝组成的，这些细丝被认为渗透到宇宙中，并且"在细丝相交的地方供养和建造星系和星系团"[12]。

潜在的暗星系

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HE0450-2958

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主条目：HE0450-2958

HE0450-2958是红移z=0.285的类星体。哈伯太空望远镜影像显示，该类星体位于一大片气体云的边缘，但没有检测到该类星体的宿主星系。研究哈伯影像的作者提出，一种可能的假设是类星体位于一个暗星系中[14]。然而，其它小组随后的分析没有发现宿主星系异常黑暗的证据，并证明可能存在一个正常的宿主星系[15][16]， 因此，观测结果不支持暗星系的解释。

HVC 127-41-330

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主条目：HVC 127-41-330

HVC 127-41-330是一个在仙女座星系和三角座星系之间旋转的高速云。因为它的旋转速度和它的预测质量，天文学家乔希·西蒙（Josh Simon）认为这片云是一个暗星系[17][18]。

史密斯云

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主条目：史密斯云

因为它的投影质量和与银河系相遇的存活率，史密斯云是一个暗星系的候选者[19]。

VIRGOHI21

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主条目：VIRGOHI21

VIRGOGHI21最初于2000年发现，2005年2月，被宣布为暗星系真正的好候选者[11][20][21][22]。它在21cm的量测中被发现，并被怀疑是星系NGC 4254的一个可能的宇宙伙伴。这个看起来不寻常的星系似乎是宇宙碰撞中的一个伙伴，并且表现出与暗星系一致的动力学（显然与修正牛顿动力学理论的预测不一致）[23]。然而，进一步的观察表明，VIRGOGHI21是在高速碰撞由NGC 4254剥离的一个星系间气体云[24][25][26]。高速相互作用是由室女座星系团的撞击引起的。

相关条目

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参考资料

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  1. ^ First evidence of dark galaxies from the early Universe spotted. Zmescience.com. 2012-07-11 [2012-08-13]. （原始内容存档于2020-02-17）. 
  2. ^ Cannon, John M.; Martinkus, Charlotte P.; Leisman, Lukas; Haynes, Martha P.; Adams, Elizabeth A. K.; Giovanelli, Riccardo; Hallenbeck, Gregory; Janowiecki, Steven; Jones, Michael. The Alfalfa "Almost Darks" Campaign: Pilot VLA HI Observations of Five High Mass-To-Light Ratio Systems. The Astronomical Journal. 2015-02-01, 149 (2): 72. Bibcode:2015AJ....149...72C. ISSN 0004-6256. S2CID 118592858. arXiv:1412.3018 可免费查阅. doi:10.1088/0004-6256/149/2/72. 
  3. ^ Oosterloo, T. A.; Heald, G. H.; De Blok, W. J. G. Is GBT 1355+5439 a dark galaxy?. Astronomy & Astrophysics. 2013, 555: L7. Bibcode:2013A&A...555L...7O. S2CID 118402005. arXiv:1306.6148 可免费查阅. doi:10.1051/0004-6361/201321965. 
  4. ^ The Arecibo Legacy Fast ALFA Survey. egg.astro.cornell.edu. [2015-09-29]. （原始内容存档于2020-02-17）. 
  5. ^ Janowiecki, Steven; Leisman, Lukas; Józsa, Gyula; Salzer, John J.; Haynes, Martha P.; Giovanelli, Riccardo; Rhode, Katherine L.; Cannon, John M.; Adams, Elizabeth A. K. (Almost) Dark HI Sources in the ALFALFA Survey: The Intriguing Case of HI1232+20. The Astrophysical Journal. 2015-03-01, 801 (2): 96. Bibcode:2015ApJ...801...96J. ISSN 0004-637X. S2CID 119271121. arXiv:1502.01296 可免费查阅. doi:10.1088/0004-637X/801/2/96. 
  6. ^ Van Dokkum, Pieter; et al. A High Stellar Velocity Dispersion and ~100 Globular Clusters For The Ultra-Diffuse Galaxy Dragonfly 44. The Astrophysical Journal Letters. 25 August 2016, 828 (1): L6 [2023-02-01]. Bibcode:2016ApJ...828L...6V. S2CID 1275440. arXiv:1606.06291 可免费查阅. doi:10.3847/2041-8205/828/1/L6. （原始内容存档于2018-05-09）. 
  7. ^ Hall, Shannon. Ghost galaxy is 99.99 per cent dark matter with almost no stars. New Scientist. 25 August 2016 [27 August 2016]. （原始内容存档于2019-04-11）. 
  8. ^ Feltman, Rachael. A new class of galaxy has been discovered, one made almost entirely of dark matter. The Washington Post. 26 August 2016 [26 August 2016]. （原始内容存档于2018-04-02）. 
  9. ^ 9.0 9.1 Fraser Cain. No Stars Shine in This Dark Galaxy. Universetoday.com. 2007-06-14 [2012-08-13]. （原始内容存档于2019-04-16）. 
  10. ^ Arecibo Survey Produces Dark Galaxy Candidate. Spacedaily.com. 2006-04-07 [2012-08-13]. （原始内容存档于2019-12-17）. 
  11. ^ 11.0 11.1 Stuart Clark. Dark galaxy' continues to puzzle astronomers. New Scientist. [2008-02-26]. （原始内容存档于2015-05-10）. 
  12. ^ 12.0 12.1 First Direct Detection Sheds Light On Dark Galaxies. Zmescience.com. [22 December 2012]. （原始内容存档于2016-11-30）. 
  13. ^ in Astronomy. Invisible Dark-Matter Galaxy has Ten Billion Xs the Mass of the Sun. Dailygalaxy.com. 2009-12-23 [2012-08-13]. （原始内容存档于2018-01-04）. 
  14. ^ Magain P.; et al. Discovery of a bright quasar without a massive host galaxy. Nature. 2005, 437 (7057): 381–4. Bibcode:2005Natur.437..381M. PMID 16163349. S2CID 4303895. arXiv:astro-ph/0509433 可免费查阅. doi:10.1038/nature04013. 
  15. ^ Merritt, David; et al. The nature of the HE0450-2958 system. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2006, 367 (4): 1746–1750. Bibcode:2006MNRAS.367.1746M. S2CID 55834970. arXiv:astro-ph/0511315 可免费查阅. doi:10.1111/j.1365-2966.2006.10093.x. 
  16. ^ Kim, Minjin; Ho, Luis; Peng, Chien; Im, Myungshin. The Host Galaxy of the Quasar HE 0450-2958. The Astrophysical Journal. 2007, 658 (1): 107–113. Bibcode:2007ApJ...658..107K. S2CID 14375599. arXiv:astro-ph/0611411 可免费查阅. doi:10.1086/510846. 
  17. ^ Josh Simon. Dark Matter in Dwarf Galaxies: Observational Tests of the Cold Dark Matter Paradigm on Small Scales (PDF): 4273. 2005. Bibcode:2005PhDT.........2S. （原始内容 (PDF)存档于2006-09-13）. 
  18. ^ Battersby, Stephen. Astronomers find first 'dark galaxy'. New Scientist. 2003-10-20 [December 22, 2012]. （原始内容存档于2008-04-22）. 
  19. ^ Dark galaxy crashing into the Milky Way. New Scientist. No. 2735. 22 November 2009 [2009-12-12]. （原始内容存档于2015-06-04）. 
  20. ^ Clark, Stuart. Astronomers claim first 'dark galaxy' find. NewScientist.com news service. 2005-02-23 [2006-10-26]. （原始内容存档于2008-09-13）. 
  21. ^ Shiga, David. Ghostly Galaxy: Massive, dark cloud intrigues scientists. Science News Online. 2005-02-26, 167 (9): 131 [2008-09-14]. JSTOR 4015891. doi:10.2307/4015891. （原始内容存档于2011-05-24）. 
  22. ^ Britt, Roy. First Invisible Galaxy Discovered in Cosmology Breakthrough. Space.com. 2005-02-23 [2008-02-28]. （原始内容存档于2010-11-06）. 
  23. ^ Funkhouser, Scott. Testing MOND with VirgoHI21. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2005, 364 (1): 237. Bibcode:2005MNRAS.364..237F. S2CID 119368923. arXiv:astro-ph/0503104 可免费查阅. doi:10.1111/j.1365-2966.2005.09565.x. 
  24. ^ Kent, Brian R.; Giovanelli, Riccardo; Haynes, Martha P.; Saintonge, Amélie; Stierwalt, Sabrina; Balonek, Thomas; Brosch, Noah; Catinella, Barbara; Koopmann, Rebecca A. Optically Unseen H I Detections toward the Virgo Cluster Detected in the Arecibo Legacy Fast ALFA Survey. The Astrophysical Journal Letters. 2007-08-01, 665 (1): L15–L18. Bibcode:2007ApJ...665L..15K. ISSN 0004-637X. doi:10.1086/521100 可免费查阅. 
  25. ^ Duc, Pierre-Alain; Bournaud, Frederic. Tidal Debris from High-Velocity Collisions as Fake Dark Galaxies: A Numerical Model of VIRGOHI 21. The Astrophysical Journal. 2008-02-01, 673 (2): 787–797. Bibcode:2008ApJ...673..787D. ISSN 0004-637X. S2CID 15348867. arXiv:0710.3867 可免费查阅. doi:10.1086/524868. 
  26. ^ Haynes, Martha P.; Giovanelli, Riccardo; Kent, Brian R. NGC 4254: An Act of Harassment Uncovered by the Arecibo Legacy Fast ALFA Survey. Astrophysical Journal. 2007, 665 (1): L19–22. Bibcode:2007ApJ...665L..19H. S2CID 12930657. arXiv:0707.0113 可免费查阅. doi:10.1086/521188. 

外部链接

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