宇宙從不缺令人驚嘆的天體，但2025年天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個讓他們備受驚訝的事情，LEDA 1313424星系擁有九道嵌套的發(fā)光圓環(huán)，它就像一個豎立在宇宙虛空的巨大靶心，甚是壯觀，所以我們也稱之為靶心星系，位于雙魚座，距離地球約5.51億光年。

九個環(huán)的結(jié)構(gòu)，這一結(jié)果刷新了天文學(xué)家們的認知。

在此之前，人類發(fā)現(xiàn)的環(huán)狀星系最多僅有三道環(huán)，九環(huán)結(jié)構(gòu)不僅是數(shù)量上的突破，更是對沿用了八十多年的環(huán)狀星系形成理論提出了挑戰(zhàn)。

早在1941年，天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了首個環(huán)狀星系——車輪星系，并逐步形成了一套成熟的解釋：環(huán)狀結(jié)構(gòu)是星系正面相撞的產(chǎn)物。

當一個小星系垂直撞向大星系的中心時，撞擊產(chǎn)生的密度波會像投入湖面的石子激起的波紋一樣，沿著星系盤向外擴散，把氣體、塵埃和恒星推擠到環(huán)形區(qū)域聚集發(fā)光，這就是學(xué)界熟知的碰撞環(huán)星系理論。

過去發(fā)現(xiàn)的單環(huán)、雙環(huán)星系，幾乎都能套用這套模型解釋。

因此在九環(huán)結(jié)構(gòu)剛被發(fā)現(xiàn)時，學(xué)界最初的猜想也沿用了碰撞理論：約5600萬年前，一個小型星系迎面撞穿了靶心星系的中心，由此產(chǎn)生的多道密度波形成了如今的九環(huán)結(jié)構(gòu)。

但佛羅里達大學(xué)的物理學(xué)家皮埃爾·西基維和趙宇鑫在詳細核算后發(fā)現(xiàn)，這個解釋存在無法彌合的漏洞。

按照碰撞理論的公式推算，靶心星系最外層、半徑約70千秒差距（相當于22.8萬光年）的環(huán)，擴張速度應(yīng)該只有每秒55公里，可如果它真的是5600萬年前的撞擊產(chǎn)物，要跑到現(xiàn)在的位置，擴張速度得達到每秒1220公里，兩者相差超過20倍，這在星系物理尺度里完全不具備合理性。

即便放寬條件把撞擊時間往更早推，也無法解決矛盾：碰撞產(chǎn)生的密度波最多只能存續(xù)1億到2億年，時間再久就會逐漸消散。

哪怕按最長存續(xù)時間計算，外環(huán)速度也得是理論預(yù)測的6倍，依然遠超合理范圍。

除此之外，碰撞理論還有兩處硬傷：

一是按照模型預(yù)測，越靠內(nèi)側(cè)的環(huán)邊界會越模糊甚至相互重疊，但靶心星系最內(nèi)側(cè)的四道環(huán)都清晰可辨。

二是碰撞理論有一個核心前提：撞擊的時間必須極短，能瞬間給星系盤物質(zhì)施加沖力，這要求撞擊星系的速度遠大于目標星系的旋轉(zhuǎn)速度。

但根據(jù)觀測估算的撞擊速度，根本達不到這個要求。

那既然星系碰撞的解釋站不住腳，有沒有另一種更自洽的可能？

兩位研究者把答案指向了宇宙中最神秘的存在——暗物質(zhì)。

我們能看見的恒星、行星、氣體等普通物質(zhì)，只占宇宙物質(zhì)總量的15%，剩下85%都是不發(fā)光、僅通過引力相互作用的暗物質(zhì)，它們像隱形的暈圈包裹著幾乎所有星系，也就是我們所說的包裹星系的暗物質(zhì)暈。

在眾多暗物質(zhì)候選粒子中，軸子是極具潛力的一類：它質(zhì)量極輕，幾乎不與普通物質(zhì)發(fā)生相互作用。

西基維團隊長期提出一個猜想：如果暗物質(zhì)由軸子構(gòu)成，它們會在星系引力場中通過引力自相互作用達到熱平衡，最終形成玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)——簡單來說，就是無數(shù)軸子粒子進入統(tǒng)一的最低能量量子態(tài)，像一汪步調(diào)一致的量子液體，它們能在星系這樣的宏觀尺度上展現(xiàn)出量子效應(yīng)。

處于這種狀態(tài)的暗物質(zhì)，會在星系引力場中有規(guī)律地向內(nèi)墜落、向外折返。

因為攜帶著整體旋轉(zhuǎn)的角動量與大尺度渦旋，它們不會直接落入星系中心，而是在特定半徑處到達離中心最近的位置，就在這些折返點上，暗物質(zhì)的密度會急劇升高，形成一圈圈看不見的“焦散環(huán)”。

這些高密度的暗物質(zhì)環(huán)會靠引力吸引周圍的普通氣體與塵埃，觸發(fā)恒星持續(xù)形成，最終就變成了我們能觀測到的發(fā)光圓環(huán)。

這套解釋恰好能匹配靶心星系的九環(huán)特征：暗物質(zhì)焦散環(huán)的半徑與環(huán)的序號成反比，越往內(nèi)圈間距越小，和觀測到的環(huán)半徑分布高度吻合。

研究團隊通過數(shù)據(jù)擬合發(fā)現(xiàn)，僅需調(diào)整一個和星系角動量相關(guān)的參數(shù)，考慮到理論模型約7.7%的固有不確定性后，預(yù)測結(jié)果與九道觀測環(huán)的擬合度便達到了理想水平。

如果環(huán)的半徑比值是完全隨機的，能達到這種匹配程度的概率不到十億分之一。

同時暗物質(zhì)環(huán)的擴張速度極慢，每秒僅幾公里，和環(huán)上恒星形成的時間尺度完全契合，就連環(huán)并非是完美同心的細節(jié)，也能通過不同暗物質(zhì)流的引力勢差異得到解釋。

當然，這一假說目前還未得到最終證實。

軸子本身尚未被人類直接探測到，暗物質(zhì)的玻色-愛因斯坦凝聚也仍停留在理論階段。

但它為九環(huán)星系提供了一個更自洽的解釋，也為暗物質(zhì)研究打開了新的觀測窗口——也許不用依賴地下探測器，星系上這些天然的環(huán)形印記，就是暗物質(zhì)留給我們的線索。

未來天文學(xué)家可以通過兩種方式驗證這個猜想：一是精確測量環(huán)的徑向擴張速度，碰撞環(huán)跑得快、暗物質(zhì)環(huán)跑得慢，速度數(shù)據(jù)能直接區(qū)分兩種理論；二是在更多孤立盤狀星系中搜尋多環(huán)結(jié)構(gòu)，如果這類結(jié)構(gòu)普遍存在，就很難用“星系正面相撞”這種極小概率事件解釋。

也許再過十到二十年，這九道神秘的深空圓環(huán)，就能幫我們揭開暗物質(zhì)本質(zhì)的冰山一角。

該研究于2026年6月8日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。