似乎几乎没有暗物质的星系——不发光的物质被认为构成了宇宙中85%的物质——使天文学家对宇宙暗物质含量的理解复杂化。最近在观测中发现的这些星系，对天文学家使用的一种宇宙学模型提出了挑战，这种模型被称为Lambda冷暗物质(LCDM)，即所有星系都被一个巨大的、延伸的暗物质晕所包围。

没有暗物质的星系在天文学界还没有得到很好的理解。研究这些难以捉摸的星系可能形成机制的一种方法——超漫散DF2和DF4星系就是例子——是在数值模拟中找到类似的物体，研究它们的时间演化和导致它们暗物质损失的环境。

杰西卡·多佩尔是加州大学河滨分校物理与天文系的研究生，也是《科学》杂志上发表的一篇研究论文的第一作者爱博网站皇家天文学会月刊他解释说，在LCDM宇宙中，所有星系都应该是暗物质主导的。

“这就是挑战，”她说。“在观察者所看到的模拟中找到类似物是很重要的，但不能保证。开始确定这些类型的物体的起源以及它们经常异常的球状星团数量，使我们能够进一步巩固暗物质和星系形成的理论框架，并确认不需要其他形式的暗物质。我们发现冷暗物质表现良好。”

在这项研究中，研究人员使用了名为Illustris的宇宙学和流体动力学模拟，它提供了一个星系形成模型，包括恒星演化、超新星反馈、黑洞生长和合并。研究人员发现，星团中的两个“矮星系”与DF2和DF4具有相似的恒星含量、球状星团数量和暗物质质量。顾名思义，矮星系很小，由数十亿颗恒星组成。相比之下，银河系有超过20个已知的矮星系环绕，有2000亿到4000亿颗恒星。球状星团经常被用来估计星系，尤其是矮星系的暗物质含量。

研究人员使用Illustris模拟来研究像DF2和DF4这样的奇怪矮星系的起源。他们发现了与无暗物质矮星类似的模拟物体，这些物体在星系团中进化了很长时间，通过潮汐剥离(星系潮汐力剥离物质)失去了90%以上的暗物质。

“有趣的是，潮汐剥离的相同机制能够解释像DF2和DF4这样的矮星的其他特性——例如，它们是‘超扩散’星系的事实，”共同作者劳拉·萨莱斯说，她是UCR物理学和天文学副教授，也是Doppel的研究生导师。爱博网站“我们的模拟为这些矮星的结构和它们的低暗物质含量提供了一个综合解决方案。可能，在正常的矮星系中，极端的潮汐质量损失是超扩散物体形成的原因。”

Sales的团队与德国马克斯普朗克天体物理研究所的研究人员合作，目前正在改进模拟，使其具有更详细的物理特性和比Illustris模拟高16倍的数值分辨率。

Doppel说:“有了这些数据，我们将能够将我们的研究扩展到更低质量的矮星上，这些矮星在宇宙中更丰富，预计在它们的中心会有更多的暗物质，这使得解释它们更具挑战性。”“我们将探索潮汐剥离是否能提供一条耗尽矮星内部暗物质含量的途径。我们计划对矮星的恒星、球状星团和暗物质含量做出预测，然后我们将与未来的观测结果进行比较。”

该研究小组已经获得了w.m.凯克天文台的时间，以帮助回答室女座星系团中矮星观测的一些问题。

这项研究得到了美国宇航局和美国国家科学基金会的资助。