宇宙中真的存在「無星系」的暗物質暈嗎？

加州大學聖地牙哥分校的天體物理學家Ethan Nadler最新研究顯示，透過分子氫冷卻機制，質量僅1000萬太陽質量的暗物質暈也能形成恆星。

Nadler成功計算出暗物質暈達到恆星形成臨界質量的比例。圖片來源：Xiaodian Chen。

根據現行理論，每個星系都形成於暗物質暈的中心——這種由引力束縛的物質區域，範圍遠超過星系可見部分的邊界。

當暗物質暈內的引力吸引氣體聚集時，就會觸發恆星形成。但天文學界至今仍無法確定，是否存在完全沒有恆星的「純暗物質暈」。

Nadler博士提出關鍵問題：「星系形成的質量門檻究竟是多少？這個問題牽涉到星系形成與宇宙學研究的核心領域，包括首代星系形成的時機與過程、哪些星系驅動宇宙再遊離化，以及『無星系』暗物質暈是否真實存在。」

「隨著即將展開的微弱星系觀測計畫，精確預測星系形成門檻變得至關重要。」

在這項突破性研究中，Nadler博士結合星系形成理論的解析預測與宇宙學模擬，首次精確計算出無法形成恆星的暗物質暈質量下限。

Nadler博士解釋：「過去我們對暗物質的理解，始終與其在星系中的行為密切相關。若能證實完全黑暗的暗物質暈存在，將為宇宙研究開啟全新視野。」

傳統理論認為，由於原子氫氣體的冷卻限制，恆星形成的質量門檻約在1億至10億太陽質量之間。但最新研究發現，透過效率更高的分子氫冷卻機制，這個下限可大幅降至1000萬太陽質量。

「隨著魯賓天文臺即將在今年啟用，加上韋伯太空望遠鏡已取得突破性觀測成果，我們很快就能用新資料驗證這些預測，揭開純暗物質暈之謎。」Nadler博士強調：「這項發現可能對宇宙學理論與暗物質本質研究產生深遠影響。」

這項具里程碑意義的研究已發表於《天體物理學期刊通訊》。

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Ethan O. Nadler. 2025. 分子氫冷卻對星系形成門檻的影響。《天體物理學期刊通訊》983卷，L23篇；doi: 10.3847/2041-8213/adbc6e