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1300萬光年外的星系違反暗物質模型,天文學家:銀河系也這樣!

半人馬座A星系

在宇宙空間的一定範圍內, 引力是主宰作用, 天體都會繞著一個品質中心運動, 例如, 地球繞著太陽公轉, 太陽繞著銀河系中心公轉。

除此之外, 小星系也會繞著大星系公轉, 例如, 大犬座矮星系是銀河系的一個衛星星系, 它在距離銀心4.2萬光年的地方繞著銀河系運動。

半人馬座A星系(NGC 5128)是一個距離地球大約1300萬光年的大品質橢圓星系, 最近, 天文學家發現, 這個星系的大部分小型衛星星系都以同一個方向, 並且幾乎在同一個平面上繞著半人馬座A星系運動。 這種協調的運動方式違背了宇宙學的標準冷暗物質模型。 此前, 這個模型也不能很好地預測銀河系和仙女座星系的情況。 這項新的研究表明, 這些星系或許根本就不是什麼異常情況, 而是宇宙中的星系或許都是這個樣子。

星系主要由暗物質組成

冷暗物質模型

該研究的作者之一、歐洲南方天文臺的天文學家Federico Lelli博士解釋道, 諸如銀河系這樣的大型星系通常會被更小更暗的矮星系環繞。 天文學家可以利用超級電腦來類比星系排列。 根據標準冷暗物質模型, 大型星系主要由看不見且很難探測的暗物質組成, 而這些暗物質至今還未被發現。

此外, 較小的衛星星系應該在主星系周圍隨機分佈。 衛星星系的運動理應十分混亂, 就像蜜蜂圍著蜂巢飛一樣。

而在現實中, 銀河系和仙女座星系都不符合理論預測, 因為衛星星系大都處在同一個平面上繞著主星系有序地旋轉。 天文學家認為, 這些旋轉星系的排列十分異常。 根據模型預測, 在每1000個星系中, 應該只有一個會出現這樣的情況。

仙女座星系及其衛星星系

如同發條裝置的半人馬座A星系

半人馬座A星系位於半人馬座中, 與地球相距大約1300萬光年。 天文學家詳細研究了這個星系的衛星星系的運動和速度。 正如銀河系和仙女座星系的衛星星系一樣, 它們在一個狹窄的盤面上繞著主星系有序地運動。 這項研究表明, 銀河系統和仙女座系統或許根本不奇怪。 畢竟, 在半人馬座A星系的周圍也發現了類似的情況。

Lelli博士表示, 雖然我們不知道這些衛星平面是如何形成的, 但是我們知道在基於暗物質的標準宇宙模型中它們非常罕見。

然而, 三個被研究最為充分的星系——銀河系、仙女座星系和半人馬座A星系都顯示了衛星的共同旋轉平面。 這些星系很可能不是唯一的例外, 而未來的研究可能會對標準宇宙模型帶來更多的挑戰。

目前, 這項研究已經刊載於新一期的《科學》(Science)雜誌上。

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