一支由多倫多大學(xué)李大衛(wèi)（David Li）領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)近日確認(rèn)了十個(gè)潛在的“暗星系”候選體，這類星系的恒星光極其微弱，以至于傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡幾乎無法探測到任何可見信號(hào)。 在這批名單中，一座名為“候選暗星系?2”（Candidate Dark Galaxy?2，簡稱 CDG?2）的天體格外引人注目：研究團(tuán)隊(duì)推測，其質(zhì)量成分可能有多達(dá) 99% 來自暗物質(zhì)，正常物質(zhì)僅占約 1%。

暗物質(zhì)目前仍被視作一種假設(shè)中的物質(zhì)形態(tài)，但它是現(xiàn)代宇宙學(xué)研究的核心對象之一。 這種物質(zhì)既不與光也不與其他類型的電磁輻射發(fā)生作用，人類無法直接“看見”它，只能通過它對周圍天體及整個(gè)宇宙結(jié)構(gòu)施加的引力效應(yīng)間接加以探測。 CDG?2 之所以能“露出馬腳”，正是因?yàn)樗鼘Ω浇旅芎阈侨后w的引力牽引，為其暗中存在提供了線索。

CDG?2 的發(fā)現(xiàn)得益于多臺(tái)大型天文設(shè)備的聯(lián)合觀測，其中包括哈勃空間望遠(yuǎn)鏡、歐空局的歐幾里得（Euclid）空間天文臺(tái)以及位于夏威夷的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡（Subaru Telescope）。 李大衛(wèi)團(tuán)隊(duì)通過尋找球狀星團(tuán)來“反向勾勒”這座暗星系的輪廓——球狀星團(tuán)是一類由大量恒星組成的致密、近似球形的星團(tuán)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部恒星由引力緊密束縛在一起。 由于這類星團(tuán)具有極高的恒星密度，它們能夠在強(qiáng)烈的引力潮汐環(huán)境中得以幸存，因此被視為追蹤“幽靈星系”的可靠標(biāo)記。

借助哈勃的高分辨率成像能力，研究團(tuán)隊(duì)在距離地球約 3 億光年的英仙座星系團(tuán)方向，識(shí)別出了四個(gè)獨(dú)立的球狀星團(tuán)。 隨后結(jié)合歐幾里得和昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡的補(bǔ)充觀測，科研人員在這些星團(tuán)周圍檢測到一圈極為微弱的彌散光輝。 分析顯示，這些稀薄的光線源自一座鄰近星系，而該星系本身的恒星光極度黯淡，幾乎隱沒在宇宙背景之中。

觀測結(jié)果表明，CDG?2 的總光度大致相當(dāng)于一百萬顆類似太陽的恒星所發(fā)出的光，總體亮度在星系尺度上屬于極低水平。 更罕見的是，那四個(gè)球狀星團(tuán)竟然占到了該星系可見物質(zhì)的約 16%，這意味著除它們之外，星系中幾乎看不到多少其他恒星結(jié)構(gòu)。 在采用先進(jìn)統(tǒng)計(jì)分析方法綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)之后，天文學(xué)家提出，CDG?2 的總質(zhì)量中約有 99% 很可能是暗物質(zhì)構(gòu)成，而正常物質(zhì)（包括恒星形成所需的氫元素等）只剩下極少部分。

研究團(tuán)隊(duì)推測，CDG?2 原本可能擁有更多正常物質(zhì)，但在英仙座星系團(tuán)中與周圍星系反復(fù)發(fā)生引力相互作用后，這些氣體與恒星物質(zhì)被逐漸剝離。 這種“引力剝蝕”過程在致密星系團(tuán)環(huán)境中并不罕見，卻在 CDG?2 身上被推演到極端，以至于形成了一座幾乎完全由暗物質(zhì)主宰的星系。 在這種背景下，那些高密度的球狀星團(tuán)因?yàn)樽陨硪O強(qiáng)，得以在長期的潮汐撕扯中完整保留下來，成為這座幽靈星系為數(shù)不多的可見“燈塔”。

盡管詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）等新一代觀測設(shè)備正在不斷提供前所未有的暗物質(zhì)分布線索，暗物質(zhì)本身依舊是宇宙研究中最棘手的難題之一，其探測與研究極為復(fù)雜。 CDG?2 的確認(rèn)為暗物質(zhì)主導(dǎo)星系的存在提供了“異常有力”的證據(jù)，也開辟了一條通過球狀星團(tuán)間接識(shí)別極端暗星系的新路徑。 研究者表示，這是首次單純依靠鄰近球狀星團(tuán)就成功定位到的一座星系，同時(shí)也是迄今發(fā)現(xiàn)的暗物質(zhì)占比最高的星系之一，為理解宇宙中“看不見的質(zhì)量”提供了寶貴線索。