困擾天文學家50多年的宇宙學問題--銀河系“衛星”排列成平面之謎解開

天文學家在最新一期《自然·天文學》雜誌上發表論文稱,他們解決了一個挑戰人們對宇宙演化理解的懸而未決的問題,即圍繞銀河系執行的較小衛星星系的空間分佈。

這些衛星星系呈現出一種奇怪的排列方式,它們似乎位於一個巨大的、薄的旋轉平面上,即“衛星平面”。這種看似不太可能的排列方式讓天文學家困惑了50多年,導致許多人質疑標準宇宙學模型的有效性。

現在,英國杜倫大學和芬蘭赫爾辛基大學聯合領導的一項新研究發現,“衛星平面”是一個宇宙學怪異現象,它會隨著時間的推移而消失,就像恆星星座也會發生變化一樣。他們的研究消除了“衛星平面”對宇宙學標準模型的挑戰。

銀河系的“衛星”似乎排列在一個穿過銀河系的薄平面上,奇怪的是,它們也在一個連貫的、壽命很長的“圓盤”中執行。自20世紀70年代發現“衛星平面”以來,天文學家一直試圖在超級計算機模擬中找到類似的結構,但沒有成功。這些模擬跟蹤了宇宙從大爆炸到現在的演化卻無法解釋衛星排列,這讓研究人員認為,星系形成的冷暗物質理論可能是錯誤的。

在這項最新研究中,天文學家使用了來自歐洲空間局蓋亞空間天文臺的新資料。蓋亞正在繪製一張銀河系的六維地圖,為人們提供銀河系中約10億顆恆星(約佔總數的1%)及其伴星系統的精確位置和運動測量。這些資料使科學家能夠將衛星星系的軌道投射到過去和未來,看到“衛星平面”在幾億年間形成和消失,這在宇宙時間中只是“一眨眼”的功夫。

研究人員意識到,之前基於模擬的研究沒有考慮“衛星”到銀河系中心的距離,這使模擬衛星系統看起來比真正的衛星系統要圓得多。此次,他們在模擬中發現了幾個類似的銀河系,被認為擁有衛星星系平面,與望遠鏡看到的非常相似。

研究人員表示,這種平面只是一次偶然的排列,它們只是在恰當的時間出現在恰當的位置,就像天空中的星座一樣。這消除了對宇宙學標準模型有效性的主要反對意見之一,也意味著暗物質的概念仍然是人們理解宇宙的基石。