一篇最近發(fā)表在《天文學(xué)和天體物理學(xué)》雜志的論文，它報(bào)告了一個(gè)幾乎看不見的星系的發(fā)現(xiàn)，這個(gè)星系的質(zhì)量和小麥哲倫云相當(dāng)，但是它的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)卻與我們所知的任何星系都不同。我將解釋這個(gè)星系為什么如此特殊，它對(duì)我們對(duì)暗物質(zhì)的理解有什么影響，以及它是如何被發(fā)現(xiàn)的。

首先，我們要明白什么是暗物質(zhì)。暗物質(zhì)是一種我們還沒有直接探測(cè)到的物質(zhì)，它只通過引力作用與普通物質(zhì)相互作用。暗物質(zhì)占據(jù)了宇宙中大約85%的物質(zhì)，它的存在可以解釋一些觀測(cè)現(xiàn)象，比如星系的旋轉(zhuǎn)速度、星系團(tuán)的形成、宇宙微波背景輻射的漲落等等。暗物質(zhì)的本質(zhì)是一個(gè)未解之謎，有很多不同的理論和實(shí)驗(yàn)在尋找它的線索。

我們可以用不同的方法來探測(cè)暗物質(zhì)，其中一種是通過觀測(cè)它對(duì)可見物質(zhì)的影響。比如，我們可以測(cè)量一個(gè)星系的質(zhì)量，然后比較它的可見物質(zhì)的質(zhì)量，如果兩者不一致，那么就說明有暗物質(zhì)的存在。一般來說，一個(gè)星系的可見質(zhì)量是由它的光度和顏色決定的，我們可以用望遠(yuǎn)鏡來測(cè)量一個(gè)星系的光度和顏色，然后用一些模型來估計(jì)它的可見物質(zhì)的質(zhì)量。但是，這種方法有一個(gè)問題，就是有些星系的光度非常低，以至于我們很難用普通的望遠(yuǎn)鏡來觀測(cè)它們，這些星系被稱為低表面亮度星系。

低表面亮度星系是一類非常特殊的星系，它們的中心表面亮度比夜空還要暗。這些星系很難被傳統(tǒng)的巡天項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兊男旁氡忍停胰菀妆槐尘肮馕廴尽５牵@些星系可能在深度更高的觀測(cè)中顯示出極微弱的光學(xué)發(fā)射，這就給我們提供了一個(gè)探測(cè)暗物質(zhì)的機(jī)會(huì)。因?yàn)檫@些星系的可見物質(zhì)的質(zhì)量非常低，所以它們的暗物質(zhì)的比例非常高，而且它們的暗物質(zhì)暈可能沒有受到可見物質(zhì)的反饋的影響，這就使得它們成為了研究暗物質(zhì)性質(zhì)的理想實(shí)驗(yàn)室。

這些星系被稱為幾乎暗星系（almost dark galaxies）。幾乎暗星系是一種非常罕見的星系，目前只有幾個(gè)已知的例子。在論文中，作者報(bào)告了一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的幾乎暗星系，它被命名為Nube，這是西班牙語中的云的意思，因?yàn)樗男螤钕褚欢湓啤ube是在IAC Stripe 82 Legacy Project中被偶然發(fā)現(xiàn)的，這是一個(gè)為了探測(cè)低表面亮度天體而進(jìn)行的深度巡天項(xiàng)目，它覆蓋了一個(gè)沿著赤道的2.5度寬的帶狀區(qū)域。

Nube的位置大約在3.5億光年之外，它的有效表面亮度大約是26.75星等每平方角秒。作者用100米的綠岸射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)Nube進(jìn)行了隨后的觀測(cè)，測(cè)量了它的中性氫的發(fā)射線，從而確定了它的距離和速度。作者還用10.4米的加那利大望遠(yuǎn)鏡對(duì)Nube進(jìn)行了超深度的多波段觀測(cè)，分析了它的光譜能量分布，從而推斷出它的年齡、金屬豐度、恒星形成率等物理參數(shù)。

通過對(duì)Nube的觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，作者發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的結(jié)果。首先，Nube是一個(gè)非常大和非常暗的星系，它的半質(zhì)量半徑是6.9萬光年，這相當(dāng)于銀河系的一半，但是它的恒星質(zhì)量只有4億太陽質(zhì)量，這相當(dāng)于小麥哲倫云的一半。這意味著Nube的有效表面密度（只有0.9太陽質(zhì)量每平方秒差距，這是一個(gè)非常低的值，比我們?cè)诒拘窍蹈浇男窍抵杏^測(cè)到的任何值都要低。

Nube的光度也非常低，它的絕對(duì)視星等是-13.5，這比一顆普通的恒星還要暗。Nube是目前已知的最大和最暗的幾乎暗星系，它比具有相似恒星質(zhì)量的超擴(kuò)散星系還要暗10倍，而且它的半徑還要大3倍。超擴(kuò)散星系是一類具有銀河系大小但是只有1%銀河系恒星數(shù)量的星系，它們的起源和性質(zhì)也是一個(gè)謎。Nube的性質(zhì)與我們?cè)诒拘窍蹈浇牡捅砻媪炼刃窍狄膊煌鼈兺ǔ６际欠浅Ｐ『头浅］p的。

其次，Nube是一個(gè)非常老和非常貧金屬的星系，它的年齡大約是100億年，這意味著它是在宇宙早期就形成了，而且從那以后就沒有經(jīng)歷過明顯的恒星形成活動(dòng)。它的金屬豐度（也就是重元素的相對(duì)含量）大約是-1.1，這意味著它的重元素含量只有太陽的10%。這些結(jié)果表明Nube是一個(gè)原始的星系，它沒有受到其他星系的影響或合并，它保留了宇宙早期的物質(zhì)組成。

最后，Nube是一個(gè)非常重和非常暗的星系，它的總質(zhì)量大約是1000億太陽質(zhì)量，這相當(dāng)于小麥哲倫云的100倍，但是它的可見物質(zhì)的質(zhì)量只占總質(zhì)量的0.4%。這意味著Nube的暗物質(zhì)的比例非常高，達(dá)到了99.6%。這是目前已知的最高的暗物質(zhì)比例，比我們?cè)诒拘窍蹈浇牡捅砻媪炼刃窍抵杏^測(cè)到的任何值都要高。Nube的暗物質(zhì)暈的半徑大約是30萬光年，這相當(dāng)于銀河系的兩倍，但是它的可見物質(zhì)的半徑只有6.9萬光年，這意味著Nube的可見物質(zhì)只占暗物質(zhì)暈的一小部分。Nube的暗物質(zhì)密度（也就是單位體積的質(zhì)量）大約是0.1太陽質(zhì)量每立方秒差距，這是一個(gè)非常高的值，比我們?cè)诒拘窍蹈浇牡捅砻媪炼刃窍抵杏^測(cè)到的任何值都要高。

綜上所述，Nube是一個(gè)非常特殊的星系，它的大小，亮度，年齡，金屬豐度，恒星形成率，恒星形成效率，總質(zhì)量，暗物質(zhì)比例，暗物質(zhì)暈半徑，暗物質(zhì)密度等參數(shù)都是極端的，它與我們所知的任何星系都不同。Nube的發(fā)現(xiàn)對(duì)我們對(duì)暗物質(zhì)的理解有重要的意義，它提供了一個(gè)研究暗物質(zhì)性質(zhì)的獨(dú)特的案例，它可能是一個(gè)暗物質(zhì)暈的原型，它沒有受到可見物質(zhì)的反饋的影響，它可能反映了暗物質(zhì)的初始分布和演化。Nube的發(fā)現(xiàn)也對(duì)我們對(duì)星系形成和演化的理解有重要的意義，它提供了一個(gè)研究星系如何在極端條件下形成和存活的獨(dú)特的案例，它可能是一個(gè)星系形成的失敗的例子，它沒有能夠有效地將氣體轉(zhuǎn)化為恒星，它可能反映了星系形成的最低限度和閾值。