黑色星系

這一由英國、法國、意大利及澳大利亞科學家組成的研究小組，主要通過觀察星系的旋轉及其組成成分的移動速度，來估測氫在宇宙的分佈情況。他們首先利用英國曼徹斯特喬德爾堤天文台的拉威爾無線電天文望遠鏡，發現了一個稱為“VIRGOHI21”的旋轉星系，它所包含的氫氣足以生產1億顆太陽大小的恆星。如該星系由常態物質構成，將會出現數顆非常明亮的恆星，只要利用質量較好的業餘望遠鏡就可發現它們。但羅勃特·閔琴及其同事利用在西班牙拉－帕爾馬的強大牛頓望遠鏡觀察該區域後，發現黑色星系內根本不存在恆星。閔琴説：“這是第一個可以確定是黑色星系的天體。”

黑色星系又稱為暗星系，由科學家知之甚少的暗物質構成。根據計算機模型預測，宇宙中的暗物質應當更加豐富，要比人們平常能看到和觸摸到的普通物質多5倍以上。因此，暗星系應多於可見星系。舉例來説，銀河系及仙女座星系應當有數百個矮星系，然而，目前人類只觀察到35個矮星系。其中一種可能性就是，存在沒有恆星的星雲和暗物質。該預測雖然十分有力，但一直未獲證實。由於星系的形成理論與實際觀測之間存在矛盾，所以尋找暗星系極為重要。正因如此，天文學家認為，這是一項非常重要的突破性發現，將有助於科學家理解正常星系是如何形成的。

對於該研究小組的觀測結果與理論之間的巨大差異，英國諾丁漢大學的梅里菲爾德則認為，閔琴研究小組觀測到的可能根本就不是黑色星系。梅里菲爾德説：“他們的觀測結果充滿矛盾。我猜測，他們可能被兩個飛過的氫雲愚弄了。”梅里菲爾德説，一個天體從另一個天體身邊經過會影響後者的旋轉速度。但閔琴仍認為：“據目前所知，室女座星系附近沒有氫雲，兩個氫雲在一起幾乎是不可能的。”他認為，他們很可能低估了黑色星系中氫氣的含量。

室女座星系由一個巨大的氫雲和奇異的暗物質組成，裏面包含的物質足以產生數百萬顆恆星，但是某些因素阻礙了恆星的產生。科學家此前預測，宇宙中的確存在這樣的“黑色星系”，並且其數目可能是一般星系的100倍。但是室女座星系是第一進入人類視野的。

室女座星系的發現為天體物理學家探討銀河系的形成提供了條件。英國諾丁漢大學的邁克爾·梅里菲爾德説：“如果宇宙中沒有黑色星系，物理學將失去一個重要的板塊。”幾十年來，通過計算機模擬，科學家預測，宇宙中可能存在大量的小星系，比如在我們所處的星系羣中，除了巨型的銀河系和仙女座星系，還可能存在上百個侏儒星系，但是到目前為止，只有35個侏儒星系進入了人類的視野。科學家推測，之所以會出現這種情況，一個重要的原因是，那些不能觀測到的侏儒星系很可能是“黑色星系”。美國康奈爾大學的裏卡多·喬瓦內裏説：“尋找這些黑色星系很重要，因為銀河系形成理論和觀測結果之間存在巨大的差異。”

2004年12月11日，《新科學家》雜誌披露説，科學家在銀河系發現一個侏儒星系，裏面沒有一顆年齡超過50萬年的恆星。這個星系要麼是最近才形成的，要麼之前一直是一個“黑色星系”。

試圖解開銀河形成之謎的科學家從這個發現中大受鼓舞。英國卡迪夫大學的羅伯特·敏辛又帶領一支國際科學家隊伍，利用敏感的拉威爾無線電天文望遠鏡在曼徹斯特大學的約德勒爾天文台尋找室女座星系附近的“黑色星系”。最近，他們發現了一個編號為“室女H21”的旋轉星系，除了裏面的小星系，它所包含的氫氣足以生產1億顆太陽大小的恆星。此前，科學家用高性能光學望遠鏡觀測發現，黑色星系內也有恆星。敏辛和他帶領的科研小組用2.5米艾撒克-牛頓光學望遠鏡在西班牙的拉-帕爾馬觀測到的結果卻是，黑色星系內根本不存在恆星。“這是第一個我們可以確定是黑色星系的天體。”敏辛説。

但是，這樣的發現還不足以回答所有的問題。即便“室女H21”星系的確是“黑色的”，但也未必就是天體物理學家所期望的侏儒星系。

如果這些星系是由一般物質構成，它們的旋轉速度將把它們撕得粉碎。像這樣大的星系，必須有強大的重心牽引力才能把裏面的天體約束在一起。科學家推測，這樣強大的重心牽引力很可能來自“黑色物質”。敏辛帶領的科研小組對“室女H21”的旋轉速度進行了測量，他們發現“室女H21”包含的“黑色物質”應該是銀河系“黑色物質”的1/10.如果此説成立，它包含的氫氣應該是實際觀測到的100倍。這樣一來，“室女H21”顯然就不是一個侏儒星系，而是一個巨型星系了。

對於敏辛及其科研小組的觀測結果與理論之間的巨大差異，諾丁漢大學的邁克爾·梅里菲爾德認為，敏辛及其科研小組觀測到的可能根本就不是黑色星系。“他們的觀測結果充滿矛盾。我猜測，他們可能被兩個經過的氫雲愚弄了。”梅里菲爾德説，一個天體從另一個天體身邊經過會影響後者的旋轉速度。

但敏辛堅持説：“據目前所知，(室女座附近)沒有氫雲，兩個氫雲在一起幾乎是不可能的。”邁克爾·梅里菲爾德認為，敏辛及其科研小組很可能低估了黑色星系中氫氣的含量。如果遠方類星體釋放出來的紫外線使大量氫原子發生電離，無線電天文望遠鏡捕捉到的氫氣肯定比較多。