探索宇宙奧秘 · 理性思考

宇宙中最重的天體可能不是你想的那樣。

2026年2月，波恩大學領銜的國際團隊宣布，那些由數(shù)千星系組成的巨大城市——星系團，其實比人類此前認知重整整一倍。這多出來的一半質(zhì)量，并非來自神秘的暗物質(zhì)，而是藏在那些早已死亡的恒星殘骸里。這一發(fā)現(xiàn)不僅改寫了宇宙質(zhì)量賬本，更可能動搖暗物質(zhì)理論的根基。

星系團是宇宙中最大的引力束縛結構。它們像巨大的宇宙大都會，包含著成百上千個星系，每個星系又擁有數(shù)千億顆恒星。

波恩大學團隊采用了新算法。他們使用積分星系初始質(zhì)量函數(shù)（IGIMF）理論，重新計算了星系團中真實的恒星種群分布。結果令人震驚：星系團的總質(zhì)量約為原先估計的兩倍。那些"缺失"的質(zhì)量其實一直都在，只是藏在了我們看不見的地方。

多出來的質(zhì)量去了哪里？答案指向恒星的墳墓。

大質(zhì)量恒星死亡后會坍縮成中子星或恒星級黑洞。這些天體不發(fā)光，難以直接觀測，但質(zhì)量極大。一個中子星的質(zhì)量相當于1.4個太陽，而一個恒星級黑洞輕松超過十個太陽。

傳統(tǒng)模型低估了這些殘骸的積累。IGIMF理論考慮了星系內(nèi)部恒星形成的具體環(huán)境，發(fā)現(xiàn)高質(zhì)量恒星的比例和演化產(chǎn)物被系統(tǒng)性地忽略了。當研究團隊把所有中子星和恒星級黑洞的質(zhì)量加總，不僅填上了質(zhì)量缺口，還完美解釋了觀測到的重元素豐度——這些元素正是大質(zhì)量恒星核合成后拋射到星際空間的。

這意味著，星系團的質(zhì)量主角不是活的恒星，而是死的恒星。

這一發(fā)現(xiàn)拋出了更深層的問題：我們還需要那么多暗物質(zhì)嗎？

1933年，茲威基首次發(fā)現(xiàn)星系團質(zhì)量缺失，由此提出暗物質(zhì)概念。此后半個世紀，薇拉·魯賓通過星系旋轉曲線證實了大尺度上的質(zhì)量異常。2006年，子彈星系團的引力透鏡觀測似乎給暗物質(zhì)蓋上了棺材釘——質(zhì)量分布與可見物質(zhì)明顯分離，證明存在不可見的引力源。

但暗物質(zhì)始終未被直接探測到。1983年，米爾格羅姆提出修正牛頓動力學（MOND），認為在極低加速度下，牛頓引力定律需要修正，從而無需引入暗物質(zhì)即可解釋星系旋轉曲線。

波恩團隊的新質(zhì)量數(shù)據(jù)與MOND理論的預測高度吻合。相反，如果堅持標準牛頓引力，所需的暗物質(zhì)量必須減半。這給了MOND派一記強力支撐，也讓持續(xù)近百年的引力理論之爭再起波瀾。

2024年，中國空間站巡天望遠鏡（CSST）即將升空，其無與倫比的深場觀測能力將直接測量更多星系團的引力透鏡效應。結合中國天眼（FAST）對脈沖星（即高速旋轉的中子星）的精確測距，中國有望在這一"稱重宇宙"的競賽中提供決定性數(shù)據(jù)。

這項研究提醒我們，宇宙賬本遠未結算。當我們的望遠鏡看得越細，那些隱藏在死亡恒星中的質(zhì)量就越發(fā)清晰?；蛟S，解開暗物質(zhì)謎題的鑰匙，一直就握在這些恒星殘骸手中。

Dong Zhang et al., Revisiting the missing mass problem in MOND for nearby galaxy clusters, Physical Review D (2026). DOI: 10.1103/mp3f-q5dc. arXiv: 10.48550/arxiv.2602.06082.

University of Bonn. "Stellar remnants may solve mystery of missing mass in galaxy clusters." Phys.org, 9 February 2026.