一颗恒星都没有:FAST发现最干净的暗星系候选者

一颗恒星都没有:FAST发现最干净的暗星系候选者

一颗恒星都没有的星系,真的存在吗?根据ΛCDM宇宙模型,宇宙结构自下而上层级形成:先出现小的暗物质晕,再并合成更大的晕与星系。模型预言,宇宙中应该存在一些从未形成任何恒星的低质量晕——由暗物质主导、包裹着中性氢气,被称为暗星系,或“再电离受限氢云”。它们像幽灵一样不发光,只能通过中性氢发出的21厘米谱线捕捉,迄今全球仅有一个得到观测证实。

2026年7月至8月,中国国家天文台许金龙团队利用FAST射电望远镜,在一次盲巡天中发现了一团极其孤立的紧凑氢云J1351+0039。它距离地球约1200万光年,投影100千秒差距范围内没有任何可见恒星或大星系,内部中性氢质量约为50万倍太阳质量,而动力学分析给出的总质量高达约1.3亿倍太阳质量——绝大部分质量只能归因于暗物质。

为什么说它是“最干净的候选者”

过去发现的暗星系候选者都位于大星系附近,很难判断它们是“生而孤独”,还是被邻近大星系的潮汐力剥走了恒星、只剩下气体的残骸。J1351+0039的关键优势正在于“完全孤立”:团队三次高质量观测均未发现彗星状尾巴、气体桥或邻近伴星系,排除了潮汐剥离起源,使它成为迄今最干净、最有力的暗星系候选者。

它的物理性质与理论预言的暗星系高度吻合:圆形外观、正速度、约10000开尔文的温度与宇宙紫外背景辐射保持热平衡。更关键的是动力学特征——与靠旋转支撑的盘状星系不同,它主要靠气体随机运动产生的向外压力支撑,随机运动速度约每秒11.6公里,远大于约每秒4.2公里的旋转速度,表明它可能是一个正在缓慢获得角动量的原始氢云。

可能是宇宙再电离时期“冻结”的化石

J1351+0039被视为验证ΛCDM宇宙模型的重要对象。它还可能是从宇宙再电离时期就“冻结”在黑暗中的原始气体云——当年宇宙第一代恒星点亮,紫外辐射加热了小质量暗物质晕中的气体,使其永远无法冷却坍缩成星,就这样在黑暗中漂流了上百亿年,封存着宇宙最古老的演化痕迹。

研究团队表示,下一步需要分析韦伯空间望远镜或哈勃望远镜的深空影像,进一步确认它是否真正无星。目前该研究仍为预印本论文,尚未经过同行评议。FAST这只“中国天眼”凭借超高灵敏度,正在把人类对宇宙暗面的认知推向更深处。