不存在暗物质的星系首次被发现，假设观测没有太大的误差，那么是否会危及到一部分天文学的理论？

Q8612

午饭后，看到微信里的推送：“不存在暗物质的星系首次被发现，它是否会威胁主流天文学理论？”点开后看的云里雾里，但还是感觉很神奇，也有一些兴趣，于是想听听大佬们的看法~
报道：《环球科学》第一个不存在暗物质的星系，又一个宇宙谜团

disconnect

首先，天体物理专业的学生，如果对这个感兴趣，直接看一作Pieter van Dokkum专门写的分析和针对质疑的回复：mysite
个人看法，部分之前在微博上分享过：

低面亮度星系本身是非常有意思的一类天体，我们对其形成演化了解甚少。近年来，Pieter van Dokkum等人利用Dragonfly设备的新发现让这个领域重回主流视野，这是非常好的事情。这类天体的观测难度非常大，从发现到进一步认证不是需要特殊的设备，就是需要10米级望远镜的观测能力。Nature文章里所用的观测来自Keck DEIMOS设备对一个低面亮度星系附近的暗弱点源的观测，认证这些天体是不是球状星团，以及是不是属于这个低面亮度星系，这个难度更是翻倍。即便如此，参考他们文章里的光谱图也可以看到信噪比不是很高。『不存在暗物质』属于引申发挥的结果。文章的结论是基于一系列的假设，这个系统的动力学质量和恒星质量很接近。目前的证据就到这，你想引申出什么看你个人爱好了。。。。缺少暗物质的矮星系在理论上完全可以存在。按照Lambda-CDM宇宙学，星系的演化是随着暗物质结构的演化，内部的重子物质按一定的效率转换成恒星，形成星系的过程。这个持续了100亿年的过程里，发生着无数复杂的物理过程。这个观测结果无论多么『好玩』，都不能证明或者否定冷暗物质理论模型，也不能证明或者否定修正引力模型。在小尺度上，星系的演化不仅由暗物质的聚集历史(assembly history)决定，也受到重子物质过程的影响，还会受到和周围星系相互作用的影响。MOND的最大敌人在于拟合CMB功率谱，在于解释宇宙大尺度物质分布等对宇宙学有强限制的观测结果。在星系尺度上，尤其是低面亮度星系这种小尺度上，两个理论都几乎是『无敌』的。不是因为引力理论的问题，而是我们对星系里面重子物质的演化了解得还很少。参考上面Pieter自己写的话：In any case, I don't think it's going to be possible to completely exclude the presence of dark matter in any galaxy （这么说吧，我认为基本不可能在任何星系中证明暗物质完全不存在）。。。发Nature，除了工作的原创程度，抢眼程度，还要看能不能取悦Nature天文部分的守门员Leslie Sage。这位大爷的审美和偏见也许我没资格评论，但是近年来Nature出现的不甚靠谱的天文文章太多了 (这篇不算，这篇还是比较扎实的)，国内也应该慢慢试着习惯了。

如果你看到这还没有腻，那我简单说两句这个观测里面涉及的偏差和假设。
对于用球状星团示踪星系动力学质量这个问题上，首先要知道一个星系可能拥有很多球状星团系统，他们的亮度有一定的分布，总体上始终会是暗弱的星团比亮的多得多。但是天文观测上，只能观测那些现在可以分辨的，观测手段力所能及的星团。这也就意味着这样的工作首先假设一个高亮度偏差的小样本能代表真实的球状星团系统的分布。夸张一些说：你觉得中超射手榜前十名能代表中超整体水平吗？
在这之后涉及到的是用球状星团视线方向的运动速度来反应系统的动力学质量。首先要假设球状星团系统全部被这个星系的引力束缚，并且能真实的反映出引力势的性质；其次，由于我们无法观测三维的分布和运动信息，必须要做一系列的假设。比如这个星系的质量分布是一个三维椭球，而不是更复杂的结构；比如球状星团的视线方向速度能反应整个星系的运动学 (速度分布的非各向同性低) 等等。而且，如何考虑每个球状星团的速度测量误差，以及是不是有可能有Outlier混进来等问题。在这之后和恒星质量估计的比较上，还需要假设恒星成分的初始质量函数和基本的星族演化模型，恒星形成历史模型等等。这里面的假设可以轻松地让恒星质量变大变小一倍以上。。。。
不过尽管这么复杂，天文学家还是会继续关注这些惹麻烦的小星系的。毕竟不了解的天体才是最右意思的。这篇Nature文章拿到的结论其实显著度还不是那么高，原则上他们完全可以再申请新的观测，更加确定这个结论后再发出来。不过现在看到点苗头先抢着发出来也算是业界标准了，谁也不能免俗。这样受关注的文章也会增加他们团队后面拿到更多观测时间的可能。毕竟，就算天文学家对Nature评价参差不齐，可哪个院系或者机构不希望沾沾Nature的仙气呢？

badmanchan

这个问题很有趣，因为本科做过一点MOND，先mark一个坑。

一开始我是认为这东西不仅没有挑战传统的ΛCDM理论，反而是有力的支持了它的，因为至少，应该给MOND（Milgrom's MOdified Newtonian Dynamics）造成了不亚于bullet cluster的打击。。MOND是上世纪80年代Milgrom和Bekenstein就提出了的想要把暗物质拿掉的在弱场情形唯象修正牛顿引力的理论，这个理论直至今天虽然不是主流但也依然活跃，arxiv仍然能经常刷出来。某个星系不存在暗物质→没有暗物质的动力学效应→那MOND的类暗物质动力学似乎就不存在了，而暗物质可以在某个星系里缺席，MOND作为动力学原理可不能缺席。我一开始觉得这是一只针对了“天鹅都是白的”出现的黑天鹅。

不过后来看到做MOND的老师票圈谈了一下和欧洲那边的组针对这个做的工作发现也许比起ΛCDM，这个奇特的星系的形成（而这是ΛCDM框架下不好解释的）在其它故事里将显得非常自然。

具体这个故事他们会怎么讲，我还不清楚，暂等他们文章出来了再更了。

NEkYTdbZ

这个就是主流天文学理论预计的结果啊。不含暗物质的星系被发现可以排除掉一些非主流的暗物质理论。

的关法规范化

装个逼：物理学不完备猜想：

对于任何完备的物理学体系（或者推广的说法叫世界观体系），只要其具有完整的预见性（可证伪），则必然有实验或观察（主要指天文学观察）能发现违背该体系的结果。