本文与 加州理工学院合作发表。
暗物质之所以被称为“暗”，是有充分理由的。尽管暗物质粒子的数量超过普通物质粒子10倍以上，但它们难以捉摸。人们通过其在星系中的引力影响推断出它们的存在，但从未有人直接观测到暗物质发出的信号。如今，通过测量附近一个名为三角座II的矮星系的质量，助理天文学教授 埃文·柯比 或已发现任何已知星系中暗物质密度最高者。
三角座II是一个位于银河系边缘的小而暗淡的星系，仅由约1,000颗恒星组成。柯比通过考察六颗绕星系中心高速运动的恒星的速度，测量了三角座II的质量。“这个星系很难观测，”他说。“其中只有六颗恒星亮到足以用凯克望远镜看见。”通过测量这些恒星的速度，柯比得以推断出作用于它们的引力，从而确定该星系的质量。
“我测得的总质量远大于全部恒星的总质量，这意味着有大量高度致密的暗物质在贡献总质量，”柯比说。“三角座II中暗物质与可见物质的比值，是我们所知的所有星系中最高的。完成测量后，我只是在想：哇。”
因此，三角座II可能成为直接探测暗物质特征信号的首要候选对象。某些暗物质粒子，即超对称弱相互作用大质量粒子（WIMPs），在相互碰撞时会彼此湮灭，并产生可从地球探测到的伽马射线。
尽管现有理论预测，暗物质几乎在宇宙各处都会产生伽马射线，但要在脉冲星发出的伽马射线等其他星系噪声中辨识出这些特定信号，颇具挑战。另一方面，三角座II是一个非常安静的星系。它缺乏形成恒星所需的气体和其他物质，因此不再形成新恒星，天文学家称其为“死寂”星系。若碰撞的暗物质粒子产生任何伽马射线信号，理论上都应清晰可见。
不过，柯比所测得的数值是否确实为该星系的总质量，尚未得到明确证实。由法国斯特拉斯堡大学研究人员领导的另一研究团队测量了三角座II外缘恒星的速度，发现它们实际上比靠近星系中心的恒星运动得更快，这与预期正好相反。这可能表明，这个小星系正被银河系的引力撕裂，即“潮汐瓦解”。
“我的下一步工作是进行测量，以证实另一研究团队的发现，”柯比说。“如果结果显示，那些外围恒星实际上并未比内侧恒星运动得更快，那么该星系可能处于所谓的动力学平衡状态。这将使它成为利用伽马射线探测暗物质的最理想候选对象。”
描述该研究的论文 发表于11月17日出版的《 Astrophysical Journal Letters》。 朱迪思·科恩 （1971年获博士学位）是凯特·范纽伊斯·佩奇天文学教授，也是加州理工学院的合著者。
发表本文并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Lori Dajose，为加州理工学院撰稿。
图片：游客在巴塞尔艺术博览会（Art Basel）“Art Unlimited”展览上观看Troika于2014年创作的“Dark Matter”装置。REUTERS/Denis Balibouse