哈勃望远镜发现 CDG-2：一个暗物质含量高达 99% 的“幽灵星系”

NASA 的哈勃空间望远镜 (Hubble Space Telescope) 识别出一个难以捉摸的天体，被称为 CDG-2。这是一个低表面亮度星系，在传统观测手段下几乎不可见。该“幽灵”星系位于距离地球约 3 亿光年的英仙座星系团 (Perseus cluster) 中，其成分约 99% 为暗物质，这挑战了现有的星系诞生与维持模型。与拥有数千亿颗恒星、光芒四射的典型星系不同，CDG-2 仅包含稀疏且微弱的恒星族群，使其成为天文学家记录到的暗物质主导程度最高的天体之一。

什么是 CDG-2？为什么它近乎隐形？

CDG-2 (Candidate Dark Galaxy-2) 是一种超弥散、低表面亮度星系。由于其发出的星光相对于其庞大的体积而言微乎其微，因此几乎不可见。典型的星系是以其发光的恒星为特征的，而 CDG-2 质量的 99% 由暗物质组成。暗物质是一种既不发射、也不吸收或反射光的隐形物质，这使得该星系在深空图像中看起来像是一团微弱、幽灵般的微光。

与银河系或其他发光的螺旋星系相比，CDG-2 的物理特征极其极端。研究人员进行的初步分析表明，CDG-2 的总亮度仅相当于约 600 万颗类太阳恒星，对于一个具有如此引力规模的星系来说，这个数量微不足道。其大部分“普通”重子物质——特别是触发新恒星形成所需的氢气——很可能在与英仙座星系团 (Perseus cluster) 内其他大质量星系的剧烈引力相互作用中被剥离。这种环境导致的“饥饿”使该星系只剩下了骨架般的恒星族群，几乎完全由其隐形的暗物质晕所主宰。

什么是球状星团？它们如何帮助探测暗星系？

球状星团 (Globular clusters) 是由古老恒星组成的致密、紧凑群体，它们受引力束缚在一起，是宇宙中隐形质量的可靠“示踪物”。由于这些星团结构紧密，不易被潮汐力撕裂，它们紧凑地聚集在一起，预示着存在一个巨大的、看不见的引力锚点——即暗物质——尽管缺乏可见的恒星，暗物质仍将它们固定在原位。

用于识别 CDG-2 的方法代表了河外天文学的一项重大突破。在多伦多大学 (University of Toronto) 的 David Li 带领下，研究团队采用了先进的统计技术来寻找这些星团的紧密聚集。通过使用来自哈勃空间望远镜 (Hubble Space Telescope)、欧洲航天局 (ESA) 的欧几里得 (Euclid) 天文台以及夏威夷 Subaru 望远镜的高分辨率图像，天文学家确认了英仙座星系团中的四个球状星团集合。David Li 表示：“这是首个仅通过其球状星团族群探测到的星系，”他指出，这些星团约占该星系可见光的 16%。

是否还有更多尚未发现的暗星系？

天体物理学家认为，在宇宙网中可能隐藏着大量未被发现的暗星系，而 CDG-2 可能只是“冰山一角”。随着巡天观测的扩大，研究人员正越来越多地利用机器学习和统计建模来识别这些此前因传统望远镜灵敏度限制而避开探测的隐形系统。

CDG-2 的发现对于我们理解星系形成和暗物质分布具有重要意义。根据传统的恒星形成理论，恒星密度如此之低的星系应该难以维持其结构完整性。然而，暗物质的压倒性存在提供了必要的引力“胶水”，防止该星系被英仙座星系团巨大的潮汐力撕碎。CDG-2 的存在表明：

• 暗物质晕 (Dark matter halos) 可以在几乎没有伴随恒星质量的情况下存在。
• 星系团中可能潜藏着数千个目前因过于微弱而无法看到的“幽灵”星系。
• 标准的星系演化模型可能需要考虑更多样化的环境剥离过程。

挑战星系演化的基础

CDG-2 在英仙座星系团 (Perseus cluster) 这样的高密度环境中的结构幸存表明，我们目前对宇宙的普查是不完整的。如果 CDG-2 代表了一类更广泛的天体，这暗示了暗物质晕与可见星系之间的“缺失环节”可能比曾经认为的更普遍。这项发表在 《天体物理学杂志通讯》(The Astrophysical Journal Letters) 上的发现，为测试暗物质粒子的性质提供了一个新的实验室，因为 CDG-2 内部物质的密度和分布为这种神秘物质在数十亿年间的行为提供了线索。

深空研究的未来方向

展望未来，随着下一代天文台的部署，对低表面亮度星系的搜寻将进入高精度时代。虽然哈勃空间望远镜 (Hubble Space Telescope) 继续提供识别球状星团所需的高分辨率数据，但即将开展的任务，如 NASA 的南希·格蕾丝·罗曼空间望远镜 (Nancy Grace Roman Space Telescope) 和 薇拉·鲁宾天文台 (Vera C. Rubin Observatory)，将进行能够发现数千个暗星系候选者的宽视场巡天。这些任务将使科学家能够以前所未有的精度绘制暗物质分布图，让我们离破解现代物理学中最大的谜团之一更近一步。

哈勃空间望远镜作为 NASA 和 ESA 的合作项目，始终处于这项研究的前沿。哈勃由 NASA 戈达德航天飞行中心 (Goddard Space Flight Center) 管理，科学运营由空间望远镜科学研究所 (STScI) 负责，其三十年的服役生涯不断重新定义着可观测宇宙的边界。通过识别像 CDG-2 这样的天体，哈勃提供了必要的实证，架起了理论宇宙学与点亮夜空的可见恒星之间的桥梁。