近日，国际科学期刊《科学进展》(Science  Advances)在线发表了中国科学院国家天文台FAST团队主导的一项重要研究成果。该研究团队利用国家重大科技基础设施中国天眼FAST和郭守敬望远镜LAMOST，以及紫金山天文台青海观测站的13.7米毫米波望远镜等观测数据，通过深入的动力学分析和三维盘星系模型拟合，解析出银河系的一个致密高速气体云是一个潜在的暗星系（图1）。通过距离的估算，确定该暗星系位于本星系群中。

    银河系高速气体云主要包括中性氢气体（HI），其本地静止的系统速度一般大于90   km/s,广泛分布在银河系外围，但不随着银河系转动。银河系高速气体云自1963年被发现以来，一直因其特殊的性质而备受关注。关于高速气体云的起源，目前大致有三种理论：1、由超新星从星系盘吹入晕中的气体，即“星系喷泉”气体；2、星系形成时期的金属贫乏的气体残留物；3、本星系群中真正的河外天体。而测定高速气体云的距离是判断其起源的关键。由于高速气体云除了中性氢气体没有探测到其它波段的辐射，目前唯一比较可靠的方法是通过已知距离的恒星或类星体的吸收光谱来限定高速云的距离范围，但这种方法存在很大的局限性，使得银河系高速云的起源研究进展缓慢。

    在这项研究中，科研团队基于FAST、Arecibo中性氢观测数据在反银心高速云复合体中发现了一个致密气体团块（见图1）。该团块的系统速度是-193   km/s,展现了盘星系具有的规律的速度场、S-型旋转结构的典型特征（见图2）。通过三维盘星系的模型拟合，得出了一个平坦的旋转曲线，旋转速度约为42.2  km/s，证实该高速气体团块是一个盘星系。通过星系的重子Tully-Fisher 关系，估算出该星系的距离，其位于本星系群内。  由于在该星系中没有探测到一氧化碳（CO）示踪的氢分子和光学对应体辐射，说明该星系可能是一个暗星系。暗星系是包含一些气体，但是还没有恒星形成的暗物质晕（dark  matter halo）。发现的暗星系的中性氢质量在3.0×107 M☉至4.7×108 M☉之间，并且是暗物质占主导。

    根据冷暗物质宇宙学标准模型（CDM），宇宙空间应该存在大量的暗星系，近半个世纪以来已经完成的和正在进行的HI巡天没有探测到一个理想的暗星系。这项研究是在近邻宇宙中首次发现潜在的暗星系，这一突破性发现，不仅为我们理解银河系高速云的起源提供了新的线索，还可以为宇宙学中模拟星系形成提供更准确的初始条件和物理参数，以及有助于用来解释宇宙学标准模型的重要的丢失卫星星系的问题。

    文章的第一作者为国家天文台、贵州射电天文台的刘晓兰，通讯作者包括国家天文台、贵州射电天文台的徐金龙、姜鹏、朱明。该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会等的资助。

    论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.ads4057

图1.a、反银心高速云复合体 HI 辐射（Arecibo） b、暗星系AC G185.0-11.5 HI 辐射（FAST）c、光学g波段辐射（Pan-STARRS1）

图2.a、速度场分布图 . b、速度-位置图(PV).

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