子弹星团迄今为止一直被视为暗物质存在的证据。一个国际研究团队现已分析了来自詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的新数据和最新图像。据该团队称，这些观测结果同样能用一种不涉及暗物质的替代理论来解释。如果暗物质确实存在，其数量可能比之前推测的要少。
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研究结果已发表在《物理评论D》期刊上。
大约40亿年前，太空中发生了一次剧烈碰撞：两个星系团——由数百个星系组成的星系团——以超过每秒2500公里的速度迎头相撞。星系团中拥有数千亿颗恒星。不过，它们可见物质的大部分其实是星际气体。
当两团气体云彼此穿透而过时，它们因摩擦阻力而显著减速并大幅升温。利用X射线望远镜，从地球上可以看到这些高温气体云呈现为两个彼此距离较近的弥散光斑。
太空中的明星
然而，这两个星系团里的星系却能毫无阻碍地彼此穿插而过：单个恒星之间的距离如此之大，以至于它们就这么擦肩而过。这样一来，这两个星系团就和它们原本携带的星际气体分开了。
星系团一现在位于左侧气体云的左边，星系团二位于右侧气体云的右边。这四个结构合在一起，就是大家所说的子弹星系团。它在天体物理学家圈子里算是小有名气，因为大家认为它有力地证明了暗物质的存在。
你要是仔细看这个结构的图像，会发现子弹星系团后面的星系都扭曲成了月牙形。这是因为引力透镜效应。这是爱因斯坦预测过的一种现象，说的是大质量物体会让光线发生偏折。
然而让人难以置信的是，在两个发光物质云的区域——也就是质量本该最集中的地方——这种偏折反而不怎么大。反倒是它们左右两边的星系团，虽然质量不大，却产生了强得多的透镜效应。所以看起来，这里还藏着更多我们看不到的物质。
“到目前为止，这个观测结果一直被当作暗物质存在的证据，”波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所的帕维尔·克鲁帕教授解释道，他同时也是“建模”和“物质”这两个跨学科研究项目的成员。
这是因为，根据当前理论，暗物质会产生引力，但除此之外不和普通物质发生相互作用。因此，与气体云不同，它不会因摩擦而减速，也不会在星系团中与可见物质分离。
替代理论也能解释这些观测结果
不过，我们至今仍然没有暗物质存在的任何直接证据。以色列物理学家莫德海·米尔格罗姆教授早在四十年前就提出了一种不涉及暗物质的另一种假说——“修正牛顿动力学”（MOND）。尽管如此，它仍被视为一种非主流理论——很大程度上是因为此前人们认为它无法解释子弹星系团中的观测结果。
“然而，我们在研究中表明，事实正好相反，子弹星系团实际上与MOND理论特别吻合，”克鲁帕的同事张东说道，他承担了其中很大一部分计算工作。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的新数据使得对这两个星团中恒星数量的计算更加精确。如今我们已经知道，子弹星团包含大量重元素，如铁和氧。这些元素是在恒星内部的聚变过程中产生的，但这只有在恒星质量非常大时才会发生。
“如果大质量恒星最终燃烧殆尽，它们会变成中子星或黑洞，”张解释道。“就像暗物质一样，中子星和黑洞都是不可见的，只能通过它们施加的巨大引力来探测。”
暗物质只需一半——或者根本不需要？
合著者英德拉尼尔·巴尼克博士（朴茨茅斯大学）成功展示了，新计算出的可见恒星、中子星和黑洞数量，足以解释观测到的引力透镜效应。
“在MOND理论框架下，大质量恒星的遗迹在一定程度上起到了暗物质的作用，”克鲁帕说。“即使在假设暗物质存在的标准模型中，其假设的暗物质总量也必须大幅减少——大约减少一半。”
波恩的一位物理学教授确信，当前的研究使MOND方案变得更加可信。
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