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天文学家用全世界最大的光学望远镜之一,对准了一个目标,曝光了两个多小时,什么也没

天文学家用全世界最大的光学望远镜之一,对准了一个目标,曝光了两个多小时,什么也没看到。

这恰恰是他们想要的结果。

这个目标叫Cloud 9,距离我们1400万光年,就在旋涡星系M94附近。射电望远镜早就发现,那个位置有一大团氢气,质量相当于100万个太阳。按常理,这么多气体聚在一起,早该点燃恒星、发出光芒。但哈勃空间望远镜今年1月拍过去,那里几乎一片漆黑。

西班牙加那利天体物理研究所的特鲁希略(Ignacio Trujillo)带领团队做了一件事:用加那利大型望远镜(Gran Telescopio Canarias)上的HiPERCAM相机,拍下了Cloud 9有史以来最深的光学图像,深度是此前所有观测的10倍。2.36小时的曝光之后,在Cloud 9所在的位置,没有检测到任何恒星发出的光。

团队给出了一个上限:就算那里藏着一群最难探测的古老恒星,总质量也不会超过1.6万个太阳。1.6万,放在星系的尺度上,几乎等于零。作为对比,Cloud 9里的暗物质估计有500万个太阳质量,氢气有100万个太阳质量。也就是说,盖房子的砖和水泥全都备齐了,但房子从来没盖起来过。

这让Cloud 9成了人类迄今为止发现的最有希望的无星星系候选者。

无星星系这个概念,理论物理学家提了几十年了。宇宙中的暗物质会在引力作用下聚成团块,叫暗物质晕。气体落进暗物质晕,冷却、收缩、最终点燃恒星,这是正常星系诞生的标准剧本。但宇宙学模型预言,如果暗物质晕的质量低于大约50亿个太阳质量,剧本就跑不通。

原因出在宇宙早期的一场大事件:再电离。大爆炸之后几亿年,第一批恒星和星系点亮,它们发出的紫外线辐射充满了整个宇宙,把弥漫在空间中的氢气加热到了很高的温度。对于质量大的暗物质晕来说,引力够强,能把这些热气体拽住、压下去、让它们冷却并形成恒星。但对于小质量的暗物质晕,引力压不住被加热的气体,气体就这么飘着,始终凉不下来,恒星也就永远不会诞生。

Cloud 9的暗物质晕质量在这条门槛以下。它不是出了什么故障,也不是运气不好,按照理论预期,它就应该是这个样子。特鲁希略说,无星星系在标准宇宙学模型里不是什么稀奇的异类,而是一种自然且数量庞大的预言产物。难的从来不是解释它们为什么存在,而是找到它们。

这也正是最棘手的地方。没有恒星就没有可见光,唯一能暴露它们行踪的是氢气在射电波段的辐射信号。先用射电望远镜锁定一团孤零零的气体,再用最强的光学望远镜去拍,确认那里确实没有星光,这是目前唯一可行的搜寻策略。Cloud 9就是这样被盯上的。

特鲁希略说,当你用这么深的曝光去看一个理应包含100万个太阳质量气体的区域,却什么都没看到,那种空旷本身就是最有说服力的结果。

不过,Cloud 9的身份还没有盖棺定论。这项研究目前发表在预印本平台arXiv上,尚未经过同行评议。团队认为,下一步需要更深的太空观测,最好能分辨出单颗恒星,而不是只看弥散光。哈勃已经提供了非常有力的证据,韦布空间望远镜(JWST)有可能把搜寻推进到更深的层次。

如果最后确认了,Cloud 9会成为人类找到的第一个无星星系:一团有足够材料却从没造出一颗星的气体,在M94旁边悬了上百亿年,直到有人朝那片黑暗看了足够久。

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图一:HiPERCAM拍摄的无星星系候选者Cloud 9,图源:Trujillo et al,CC BY 4.0图二:无星星系Cloud 9的局部特写,图源:Trujillo et al

信源:Lea, Robert. "On Cloud 9: Have astronomers discovered the first starless galaxy?." Space, 28 Aug. 2026