天文學家發現的星系「晃動」現象，與主流暗物質理論相矛盾

也許我們需要一種新的基礎物理學。

Abell S1063星系團。NASA / ESA

暗物質占宇宙質能總和的25%。但它卻看不見，摸不著，是現代天文學裡最大的謎團之一。

鬼魅一般的暗物質暈籠罩著每一個星系和星系團。星系團是上千個星系聚集在一起形成的巨大天體結構，它們浸泡在熾熱的星系際氣體中。每一個星系團都有一個密度很高的核心，每一個這樣的核心都有一個巨大的星系，被稱為「最亮的星系團星系（簡稱最亮團星系，或BCG）」。

MACS J1206星系團。NASA / ESA

當前的主流暗物質理論——冷暗物質理論認為，星系團在經歷了大融合時期的動蕩不安後，會逐漸平靜下來。此時最亮團星系在暗物質強大的引力影響下將停留在原地，而不會偏離星系團中心。

但是最近一些來自歐洲的天文學家在分析了哈勃太空望遠鏡提供的10個星系團的觀測數據後發現，這些星系團的最亮團星系並不如我們預期的那樣位於星系團中心。

在引力透鏡現象中作為「透鏡」的星系團Abell 383。NASA / ESA

這些最亮團星系在它們的星系團經歷了融合期並逐漸平靜下來之後，都好像瓶中之物般發生了「晃動」，偏離了各自星系團的質心。也就是說，這些星系團可見部分的中心，與包括暗物質暈在內的星系團整體質量中心是不重合的。兩個中心之間的偏差最大可達4萬光年。

這表明星系團中心的實際密度要比冷暗物質理論的預言低得多。星系團中心的暗物質可能是以一種非常奇特的形態存在的。

Abell 2261星系團中的「最亮團星系」。NASA / ESA

對最亮團星系偏離星系團質心現象的分析只有當這個星系團成為引力透鏡現象中的透鏡時才有可能進行。這些星系團的質量足夠巨大，足以扭曲時空，彎曲來自更遙遠天體的光線。這種現象被稱為強引力透鏡，可以用來繪製與星系團相關的暗物質分布圖，找出星系團的質量中心，進而測定最亮團星系和質心的偏差。

MACS J1720+35星系團。NASA / ESA

如果這種偏差不是一種未知的天體物理學現象，而是暗物質的行為結果，那就會和現在的主流暗物質理論發生矛盾。因為這意味著暗物質粒子之間會發生相互作用。要解開暗物質之謎，我們可能需要一種新的基礎物理學。

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