天文學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)了一種此前未知的天體類型，昵稱為“云-9”，它可能揭示暗物質(zhì)——宇宙中最大的謎團(tuán)之一。

暗物質(zhì)是一種神秘物質(zhì)，塑造著宇宙并為其提供結(jié)構(gòu)。雖然暗物質(zhì)從未被直接觀測(cè)到，但據(jù)認(rèn)為它占宇宙總物質(zhì)的85%，并且由于其引力效應(yīng)可以被探測(cè)到。

根據(jù)周一發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上的新研究，云-9被認(rèn)為是暗物質(zhì)云，可能是宇宙早期星系形成的遺跡。

“這朵云是通往黑暗宇宙的窗口，”研究合著者、巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所天文學(xué)家安德魯·福克斯在一份聲明中說。

“我們從理論上知道，宇宙中大部分質(zhì)量預(yù)計(jì)是暗物質(zhì)，但由于不發(fā)光，很難探測(cè)到這種暗物質(zhì)。“Cloud-9”讓我們罕見地看到了以暗物質(zhì)為主導(dǎo)的云層，“福克斯說道，他隸屬于歐洲航天局（ESA）和天文學(xué)研究大學(xué)協(xié)會(huì)（AURA）。

有人推測(cè)暗物質(zhì)起源于138億年前導(dǎo)致宇宙誕生的大爆炸，構(gòu)成了宇宙云，但這些云從未積累足夠的氣體形成恒星。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的最新觀測(cè)顯示云9號(hào)無恒星。

“這是一個(gè)失敗星系的故事，”研究合著者、米蘭比科卡大學(xué)物理系助理教授、天體物理學(xué)家亞歷杭德羅·貝尼特斯-蘭拜說。“在科學(xué)中，我們通常從失敗中學(xué)到的比從成功中學(xué)到的更多。在這種情況下，沒有看到星星證明了該理論是正確的。它告訴我們，在本地宇宙中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)尚未形成的星系的原始構(gòu)件。”

未來對(duì)云的觀測(cè)，以及更多像云9號(hào)這樣的天體的發(fā)現(xiàn)，可能有助于更深入理解暗物質(zhì)、星系形成與演化以及宇宙的早期。

與明亮恒星或充滿恒星的星系不同，失敗星系是黑暗的，這使得它們難以被發(fā)現(xiàn)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，乍一看，Cloud-9可能被誤認(rèn)為是一個(gè)微弱的矮星系，或者是一個(gè)由約1000顆到數(shù)十億顆恒星組成的小星系。與擁有數(shù)千億顆恒星的銀河系相比，這些星系很小。

Cloud-9最早是在三年前，由中國(guó)貴州省五百米口徑球面望遠(yuǎn)鏡（FAST）在梅西耶94星系附近進(jìn)行氫氣調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后續(xù)觀測(cè)使用了格林班克望遠(yuǎn)鏡和超大陣列天文臺(tái)，最新的哈勃發(fā)現(xiàn)證實(shí)了該失敗星系的無恒星特性。

“星系形成理論預(yù)測(cè)，需要最低暗物質(zhì)閾值才能點(diǎn)燃恒星形成，并將暗云轉(zhuǎn)變?yōu)槊髁恋男窍担备？怂拐f，“在Cloud-9中，我們有一個(gè)位于此閾值下方的物體，沒有恒星。”

該天體之所以被昵稱為“梅西耶94號(hào)”，是因?yàn)樗锹菪窍得肺饕?4號(hào)邊緣發(fā)現(xiàn)的第九個(gè)氣體云。氣體的輕微扭曲表明云與星系之間可能存在相互作用。

雖然天文學(xué)家此前也觀測(cè)過氫云，但云-9以緊湊且球形的特征突出，而非大小不規(guī)則。但這并不意味著Cloud-9不大。

核心由中性氫組成，直徑達(dá)4900光年。光年是光在一年內(nèi)傳播的距離，即5.88萬億英里（9.46萬億公里）。云中的氫含量約為太陽質(zhì)量的100萬倍。天文學(xué)家估計(jì)，約有50億太陽質(zhì)量的暗物質(zhì)構(gòu)成了云層的其余部分。

“一定有大量看不見的引力將它固定在一起，”研究合著者、太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所助理天文學(xué)家瑞秋·比頓博士說。“我們看到的中性氫根本無法提供足夠的質(zhì)量;一定有一個(gè)暗物質(zhì)暈提供引力支撐“，并像云層的無形腳手架一樣支撐著。

比頓說，目前Cloud-9處于一種微妙的平衡狀態(tài)。

她在郵件中寫道：“它的質(zhì)量剛好足夠保持氣體，但又不足以迫使這些氣體形成恒星，”她在一封電子郵件中寫道，“這種稀有性解釋了為什么我們?cè)诒镜赜钪嬷袥]有發(fā)現(xiàn)許多此類天體——大多數(shù)暈要么完全失去氣體，要么成為完整的星系。”

團(tuán)隊(duì)指出，云九號(hào)仍有可能變成一個(gè)星系。如果天體積累更多質(zhì)量，云中的氣體將坍縮并破碎，導(dǎo)致恒星形成——這將使云-9轉(zhuǎn)變?yōu)橥黹_花星系。

福克斯提到梅西耶94號(hào)時(shí)說：“另一種可能性是云團(tuán)質(zhì)量下降，如果它靠近M94，氣體會(huì)像風(fēng)洞中的云一樣被剝離，直到云消失。”

未來的高分辨率觀測(cè)可能為云9號(hào)核心提供更清晰的觀察，這座核心是“圣杯”，可能揭示該天體中心包含多少暗物質(zhì)。

比頓說：“我們可以排除某些暗物質(zhì)候選者——這是利用天體物理數(shù)據(jù)限制暗物質(zhì)粒子本質(zhì)的重要一步。”

雖然云9號(hào)是一顆引人入勝的云，但它并非首個(gè)在“暗星系”情景中被討論的云，更平凡的解釋也不可排除，英國(guó)基爾大學(xué)基爾天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)、天體物理學(xué)副教授雅科·范·盧恩博士說。

例如，研究中觀察到的另一顆氫云FAST J0139+4328最近被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)非常暗淡的星系，范·盧恩說。

“被發(fā)現(xiàn)屬于FAST J0139+4328的恒星質(zhì)量是他們認(rèn)為可能存在的十倍，因此可以想象在它們自身的云中，氫含量幾乎是FAST J0139+4328的百倍，存在一個(gè)比他們即使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡也能探測(cè)到的更暗的星系。”他在一封郵件中寫道，有人可能會(huì)推測(cè)，但要聲稱光學(xué)暗氣體云是暗物質(zhì)遺跡，需要更有力且明確的證據(jù)。

范·盧恩未參與該研究，但在看到研究發(fā)布前的公告后，聯(lián)系團(tuán)隊(duì)并對(duì)云9號(hào)是暗物質(zhì)云的說法表示謹(jǐn)慎。他在研究的致謝中被提及。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)繼續(xù)尋找類似物品，以確定云9號(hào)是個(gè)異類還是更大遺物群體的一部分。

安大略省金斯頓皇后大學(xué)天文學(xué)、天體物理學(xué)和相對(duì)論教授克里斯汀·斯佩肯斯博士表示，最新的哈勃觀測(cè)為這一引人入勝的天體增添了重要一塊。斯佩肯斯未參與這項(xiàng)新研究，但她曾使用格林班克望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)云9號(hào)。

“進(jìn)一步研究這種無星氣體，比如其特殊形狀，將有助于揭示其作為無星星系或自由漂浮云的起源，”斯佩肯斯說，“無論其性質(zhì)如何，Cloud-9都是該領(lǐng)域未來光明的典范，幫助研究人員解開宇宙奧秘。”