还记得那个无暗物质的星系吗？也许暗物质是存在的

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一个被认为没有暗物质的星系实际上可能充满了暗物质。矛盾的是，这可能意味着暗物质不存在。今年3月，一组天体物理学家在《自然》上发表了一篇论文，声称发现了一个没有暗物质的星系（一种无形物质，似乎在不与光相互作用的情况下施加引力）。科学家们提出了这种奇异物质的存在来解释一种奇异现象：根据天文学家们用望远镜所能看到的光线，宇宙的运行方式就像有更多质量，因此也就比阿尔伯特·爱因斯坦的理论所预测的引力大得多。《自然》期刊是大新闻，这将是宇宙中发现的第一个此类物体。此外它似乎给另一种解释宇宙怪异的理论以致命一击：在那种理论中，引力本身的作用与我们(和爱因斯坦)所认为的有点不同。

NGC1052-DF2小星系之前被认为没有暗物质。一篇新的论文表明，它可能含有暗物质。图片：NASA, ESA, and P. van Dokkum (Yale University)

如果引力与爱因斯坦的方程有一点不同，那么它在宇宙中任何地方都应该是不一样的——包括在这个看起来似乎没有暗物质的星系——而不仅仅是在某些地方。现在，另一组物理学家在arXiv上发表了一篇论文，声称这个星系的行为就好像它毕竟有暗物质一样。如果这是真的，那就意味着暗物质的主要替代物可能仍然是真的。然而，最新的arXiv论文还没有经过同行评议，三月的《自然》作者也不同意第二篇论文的结论。

从3月开始的原始论文中，关于一个暗无物质星系令人震惊的宣称，是围绕着一群恒星在一个叫做NGC1052-DF2的薄而弥散的星系中移动的。它们似乎是按照爱因斯坦的广义相对论的速度来预测，这是基于可见物质的(因此如果星系拥有暗物质的话，速度会比它们要慢)。这篇关于arXiv新论文提出了相反的观点：首先作者指出NGC1052-DF2早在1976年就已经被发现，并且之前被三个不同的名字所提及:KKSG04、PGC3097693和[ks2000]04。

然后利用这些名字，然后找到银河系上所有可用的数据，研究人员认为来自3月论文的研究人员只是错误地测量了银河系和地球之间的距离。这意味着银河系可能比原来研究人员认为的更接近我们。天文学家根据天体的亮度和距离来计算星系的质量。如果论文中研究的星系比之前认为的离地球更近，那么它的暗沉意味着它的质量也比研究人员想象的要小得多。新论文中的研究人员说：在新计算出的更轻质量下，星系的所有其他特征都更有意义。

它的球状星团并不慢，因为它们在一些奇怪暗物质沙漠中，相反，它们以一个非常轻的星系正常速度运动。然而耶鲁大学天体物理学家、《自然》3月论文第一作者彼得·范·多库姆说：新arXiv分析是有缺陷的。关键的距离测量来自于哈勃太空望远镜数据，看起来他们误读了它。这个论证有点技术性，但本质上，他们把单个恒星的像素变化弄错了。

如果NGC1052-DF2像他们声称的那样接近，那么这个星系将被分解成一个个恒星的海洋。然而卡纳里亚斯天体物理学家、新arXiv论文第一作者伊格纳西奥·特鲁希略(Ignacio Trujillo)说：他和他的同事们坚持自己的估计，当图片中对比发生变化时，可以在NGC1052-DF2的图片中看到许多单独的恒星。此外，我们的论文不仅使用了估计星系距离的标准，而且使用了多达五种不同的(完全独立的)方法，所有的方法都收敛到相同的数字。

然而还有比关于遥远小星系运动争论更深层的东西：关于暗物质本身存在的争论。研究人员认为NGC1052-DF2(简称DF2)不包含暗物质，这被认为是暗物质确实存在于宇宙中的证据——另一种理论需要引力在所有地方都有不同的表现。至少从20世纪80年代开始，一群天体物理学家就开始争论暗物质整个概念是错误的科学。这些科学家认为，暗物质的提议本质上是一个无法验证的想法，可以永远推测，但从未被证明是错误的。

怀疑论者认为，虽然研究人员已经发现了暗物质的间接证据，除了它对遥远恒星和星系的引力之外，他们从未捕获过任何一个碎片，或者直接证明了它的存在。大多数暗物质怀疑论者都对另一种理论感兴趣，在这种理论中，引力有点不稳定。这一理论被称为“修正牛顿力学”(MOND)，该理论提出了一套对银河系尺度的物理定律微调，以消除对暗物质的需要。

这些科学家认为，如果真正的万有引力定律与你现在在物理课本上看到的有些不同，那么也许暗物质根本就没有必要解释宇宙的行为。当NGC1052-DF2的论文在3月发表时，它被呈现为蒙德的死亡knell。发现一个没有暗物质的星系并不能证明暗物质的存在，就像沙漠不能证明湖泊的存在一样。但蒙德没有这种奢侈；如果修改后的物理定律是真实的，它们必须在整个宇宙中保持一致。换句话说，如果一个星系遵循非蒙德定律而不受暗物质的影响，那么蒙德不可能是真的。

因为这个原因，DF2 "在表面上看起来是另一颗钉子。加州劳伦斯伯克利国家实验室的天体物理学家凯瑟琳祖雷克说：出于这个原因，DF2“在表面上看起来像是蒙德的棺材里的另一颗钉子。这就是大多数物理学家的反应，但并不是每个人。俄亥俄州凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的天体物理学家斯泰西·麦克高(Stacy McGaugh)对暗物质和MOND都进行了研究，但在最近的一篇论文中都没有进行研究，他对此持怀疑态度。

在4月的一次后续采访中，McGaugh说：DF2的说法并不能解释“外部场效应”（一个MOND的微调，可以让附近的一个大星系影响DF2的行为）这表明MOND并没有受到某些人所暗示的打击。DF2的说法是基于一些有问题的统计数据：研究人员测量了银河系中仅有10个物体的速度，以计算DF2的总速度，排除了一个与其他物体表现非常不同的物体。

排除异常有时是合理的，但在这个案例中，他的计算表明，将非常不同的物体包括在内，会极大地改变论文的结论。由于被遗漏的物体，星系与MOND不一致。McGaugh说，由于这个物体包含在计算中，整个星系看起来要正常得多。现在，有了这篇新的arXiv论文，仍然没有得到同行科学家的评论，有了新的论据反对一个无暗物质的星系——以及暗物质的存在——但是这些论据刺激了探寻更多的论据，暗物质的传奇还在继续！