就像月球繞地球旋轉一樣，我們的銀河系也有許多繞行的衛星星系。這些小星系被稱為矮星系，被認為是宇宙之初形成的星系遺跡。
銀河系周圍的一個矮星系被稱為Tucana II。這是距地球約163,000光年的超微弱矮星系。令天文學家驚訝的是，儘管Tucana II很小，但可以從其中心很遠處看到它的引力，這表明矮星系內部有大量暗物質。
根據分析，天文學家發現，Tucana II的可見恆星質量約為太陽質量的3000倍，但其暗物質暈約為太陽質量的1000萬倍。這比以前的估計大三到五倍。
美國麻省理工學院的天體物理學家阿尼魯德·奇蒂（Anirudh Chiti）在一份聲明中說：「Tucana II號的質量比我們想像的要大得多，才能用引力束縛如此遙遠的恆星。」「這意味著其它早期星系也可能具有這類暗物質暈。」
新發現表明，宇宙中的早期星系可能比以前認為的質量要大得多。
天文學家經常使用金屬豐度來估計星系的年齡。因為金屬需要很長時間才能在恆星中形成，然後在整個宇宙中傳播，所以很早的星系無法積累大量的金屬。
根據Tucana II的金屬豐度，它是最古老的星系之一。Chiti和他的團隊正在研究Tucana II中的恆星，希望找到年齡更大的恆星。
令他們驚訝的是，他們發現了9顆新星，它們距圖卡納II中心很遠。
歐洲空間局的蓋亞衛星（Gaia Telescope）蒐集的數據證實了他們的結果。那些遠離矮星系核心的恆星被引力束縛。
然而，先前估計的Tucana II的質量不足以產生如此強大的引力。這意味著存在大量我們無法直接看到的質量，即暗物質。
到目前為止，尚不清楚什麼是暗物質，但有許多觀測證據，尤其是通過星系的引力的證據指出存在無法檢測到的質量。實際上，宇宙學家認為，宇宙中約有85％的物質是暗物質。
奇蒂說：「沒有暗物質，星系就會飛散。」「暗物質是製造星系並將其保持在一起的關鍵要素。」
根據恆星的位置和運動，研究小組可以估算出Tucana II中暗物質的量，最終達到1000萬個太陽質量範圍。這是第一個證據，證明像Tucana II這樣的超微弱矮星系可能有那麼多暗物質。
麻省理工學院的天體物理學家安娜·弗雷貝爾（Anna Frebel）說：「這可能也意味著最早星系形成的暗物質暈比以前想像的要大得多。」「我們認為早期星系是一些最小的星系。但是它們實際上可能比我們想像的要大幾倍，而且還不算小。」
但是這個觀測還有更多問題。當研究小組分析了麥哲倫望遠鏡（Magellan Telescopes）的數據時，他們發現Tucana II號中恆星的金屬豐度可能有所不同。
實際上，恆星分為兩組。Tucana II外側的恆星的金屬豐度比核心區的低三倍。
一般來說，如果大量恆星可能來自其它地方（例如星系合併），就會發生這種情況。
恆星之間的這種化學差異在古代星系中從未見過。這導致了一個非常有趣的理論：在早期，Tucana II不是一個，而是兩個融合在一起的星系，並且它們的暗物質暈也融合了。
弗雷貝爾說：「我們可能正在看到星系合併的第一個特徵。」「一個星系可能已經吞噬了它的稍小、更原始的鄰居之一，然後把它的所有恆星擠到了外側。」
該小組計劃將其技術擴展到更多的恆星和星系。
弗雷貝爾說：「可能還有更多的系統，也許是所有的系統，這些恆星在其外側閃爍。」
這項新著作已經發表在2021年2月1日的《自然天文學》上。
