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碰撞星系对可能暗示银河系和它的最近邻的星系的命运

2025-08-23 09:38阅读：

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碰撞星系对可能暗示银河系和它的最近邻的星系的命运
By Keith Cooper published 2 hours ago
Galaxies
两个碰撞的星系已经被发现正在重组它们的矮卫星，潜在的解决一个困扰宇宙学标准模型的主要难题。
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two swirls of colorful light on a starry background

从亚利桑那大学莱蒙山天文中心看到的矮星系NGC 5719和NGC 5713。(Image credit: Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona/CC BY-SA 3.0 US)
一对碰撞的螺旋星系的新观测暗示如果和当它们碰撞时对银河系和仙女座星系什么可能存好的。
这些发现被描述在7月的《皇家天文学会月刊》上，也可能帮助解决一个困扰宇宙学标准模型的难题。
两个相撞的星系NGC 5713和NGC 5179位于距离地球约8800万光年远。它们目前约相距30万光年分开，尽管这个距离正在不断缩小，但恒定的随它们把它们倾翻向彼此。
环绕它们一个成群的卫星星系。在宇宙学标准模型中，这些卫星星系是被一个大质量的暗物质晕拉到一起并很久以前合并成大星系剩下的构建块。按照理论，每个矮星系都应通过暗物质晕在一个随机的轨迹上绕它的宿主星系，它们一起应该创造一个围绕主星系的卫星云团。
然而观测数据提示许多星系不这样做。例如银河系的众多矮星系都沿着一条狭窄的平面在相同的方向中环绕。哈勃太空望远镜的观测已经表明仙女座星系——到银河系最近的大型星系——也处在它们自己的共转平面内。其他星系的矮星系例如半人马座A星系——两个大星系之间一个主要的合并的产物——也在一个平面内环绕。
NGC 5713和NGC 5719的新观测已经首次显示，一个由矮卫星的云正过渡成一个更薄的轨道平面。
澳大利亚昆士兰大学天文学家莎拉·斯威特告诉太空网站，“我们认为这些卫星将可能更以一个云而不是一个盘在大质量星系接近之前随机的环绕了。目前它们不是如此多的在一个平面内但确实的共旋转，并且在一个比各向同性分布更扁平中——更像一个管形——围绕两个星系的质心 “。
在NGC 5713/5719星系系统中， 14个矮星系在让它们的速度被测量来证明它们处在围绕它们的宿主环绕后已经被肯定。另有18个候选正在等待确认，可能还有更多太微弱不能被探测到的矮星系。观测数据表明这14个已确认的矮星系被分为两个相关联两个大星系的亚群，但它们也出现正沿着相同方向并在同一平面内环绕宿主星系。
斯威特领导一个叫“代表”的勘测项目，该项目涉及来自澳大利亚机构研究人员调查如何在我们本地群中代表星系，特别是银河系和仙女座星系，都是宇宙中其他地方的星系。
我们的银河系与仙女座星系正迎头朝向彼此。目前两星系之间仍有250万光年距离，但在约40亿年后两个星系将将来到很近。最新分析结论了尽管在未来100亿年中它们首次经过期间仙女座与银河系相撞将有一个50%的概率，但引力最终造成它们重新落回到彼此上并合并。
A spiral galaxy disk glows in the darkness of space
仙女座星系。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)
天文学家正试图弄清楚是否这次合并将像我们在宇宙中看到的合并一样或者是否银河系和仙女座不同与其他星系。因为NGC 5713和NGC 5719处在它们碰撞过程的更远前头，它们构成了一个伟大的案例研究。
由澳大利亚国立大学的赫尔穆特·杰尔延教授领导的天文学家团队，对为什么围绕NGC 5713和NGC 5719的矮星系轨道正在变形成一个共转扁平化的平面考虑了多种解释。他们的最佳解释是：这两个尾随它们的宿主星系的卫星星系沿着宇宙之网中一个大的暗物质丝船带落在了彼此上。随着两星系开始相互作用，船带的引力动力学和两个星系导致了一个卫星平面的形成。
基于标准模型的宇宙学仿真——将暗物质结合为一个关键成分——挣扎来形成带有卫星的平面围绕它们。这留下两个选项：要么需要更新模型，要么标准宇宙学模型是错的。尽管有研究人员争论用叫修正牛顿动力学替代暗物质理论，但另一些学者相信仿真不足够精确并需要调整。来自NGC 5713/5719星系的观测提示情况可能确实如此。
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然而，围绕银河系与仙女座星系卫星的平面的存在仍然是个谜——因为对一个类似NGC 5713/5719那样的过程来发生这两个星系彼此距离过于遥远。不过在过去中可能已经发生过其他并合事件：哈勃太空望远镜已经观测到仙女座星系在过去几十亿年内体验了一次重大碰撞和合并的迹象。银河系更是一个谜——它最后的大合并是在约80亿至110亿年前之间。
斯威特说：“像这样的大型合并事件对形成像我们在围绕银河系和仙女座星系见到卫星的平面是可能的途径，但仍是个某些东西的一个谜——因为我们在最优的宇宙学仿真中我们确实没见到此类结构。其他解释可能是矮星系被在原位形成，或是沿着丝坠落，或两者的一个混合” 。
哈勃望远镜的细致观测正逐步一起拼凑围绕仙女座矮星系的运动。据估算再经过五年的研究，天文学家就能来跟踪这些矮星系的轨道轨迹来看它们如何在它们的当前平面内形成。随着持续观测其他星系，我们能了解更多关于什么使我们自己的银河系滴答。
碰撞星系对可能暗示银河系和它的最近邻的星系的命运

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