紫金山天文台揭露銀河系衛星星系奇異分佈的可能起源

銀河系的衛星星系
紫金山天文台南極天文和射電天文研究部康熙研究員帶領的團組研究了銀河系衛星星系的速度分佈,指出其奇異分佈可以用目前流行的冷暗物質模型解釋,同時他們也指出:與大部分漩渦星系不一樣,我們所在的銀河系形成歷史可能比較特殊,宇宙中呈現銀河系衛星星系這種分佈的可能性只有百分之一。

天文學家一直關心銀河系的形成與演化,一方面銀河系是人類的家園,另一方面,目前的大部分觀測只能對銀河系及其周邊進行高精度觀測。科學家普遍相信銀河系可以作為一個本地實驗室,用來檢驗我們的宇宙學模型和星系形成過程。

2005年科學家(Kroupa等)發現銀河系的大部分衛星星系分佈在一個跟銀河系盤面垂直的一個大平面上,且具有一致的角動量方向。研究表明此類分佈很難用標準宇宙學模型解釋,其形成概率小於1%。 2012年科學家(Boylan-Kolchin等)進一步發現銀河系衛星星系的旋轉速度分佈比較奇特:銀河系最大的兩個衛星星系(大、小麥哲倫星系)的旋轉速度都大於每秒六十公里,其它衛星星系的旋轉速度都小於每秒三十公里在這之間沒有觀測到任何衛星星系。理論預測銀河系內具有旋轉速度大於每秒三十公里的衛星星系應該接近十個,直觀的解釋是大部分這些衛星星系沒能形成足夠多的恆星而被人類觀測到。科學家很難理解這些大的衛星星系為什麼沒有產生足夠恆星,這就是所謂的大到不能倒下的問題。

衛星星系的奇異速度分佈引發了種種解釋,包括改變銀河系的質量,恆星形成過程對旋轉速度的影響,甚至修改冷暗物質模型等。康熙、王蕾、羅煜等人利用目前最大規模的斯隆巡天的星系群樣本,研究了類似銀河系衛星星系速度分佈出現的概率,發現這種情況在星系群中只有1%的可能性。利用數值模擬研究,他們進一步發現出現這種奇異分佈其實跟星系群的形成歷史有關,大約1%的星系群在其形成過程中只吞食了一個大質量衛星星系,吞食的其他衛星星系質量都偏小,因此形成了類似銀河系這樣的一個較大的空白區域。

康熙研究員等人的研究表明銀河系可以很自然的呈現出衛星星系的奇異分佈,而不需要藉助其它解決辦法,只不過這種情況出現的概率偏小,意味著我們的銀河系在宇宙中也許真的很特殊。

【圖:互聯網;文:節錄自中國科學院紫金山天文台網頁 ;新聞訊息由林景明提供】

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