事实证明我们的星系并不像我们想象的那么特殊

有权有势的人物具有不可抗拒的吸引力，会聚集一大群追随者。这种模式在天体层面上不断重复。我们的星球有月球，还有许多其他人造卫星，我们利用它们来增加地球的追随者数量。太阳有行星、卫星、小行星和彗星。但两者都无法与我们的银河系等星系相比，银河系不仅拥有数千亿颗恒星，还有额外的卫星，即我们银河系附近的整个矮星系。

天体物理学家过去认为银河系的追随者有点奇怪，因为它们中的许多行为很像围绕太阳的行星——以垂直于独特螺旋的平面围绕我们的星系运行。

如果矮星系遵循宇宙学的标准模型（这一理论支撑了我们对宇宙形成的大部分理解），那么它们应该遍布各处，散布在我们星系的周围，就像索要签名的人围着电视明星一样，而不是像一排保镖一样排成整齐的线。

随后，研究人员注意到仙女座星系也有矮星系围绕其中心排列成一个平面。他们觉得这仍然很奇怪，但这两个星系可能只是个例外。

但现在， 《科学》杂志发表的一项研究表明，这些模式可能并不像最初看起来那么奇怪。2015 年，在距离我们 1300 万光年的半人马座 A 星系周围发现了一排类似的矮星系。

由于三个星系都表现出了相似的模式，宇宙学家正在试图弄清楚如何将新的观测结果与既定的理论相协调。

“我们发现这些结构比我们想象的更常见。到目前为止，人们认为，这只是银河系和仙女座星系周围的一种特殊现象。但现在我们表明，这些东西也出现在其他孤立系统中。所以现在我们需要对这种结构做出解释，”该论文的主要作者奥利弗·穆勒说。“我很期待看到人们现在会想出什么来解释它。”

人们提出了一些想法来试图理解这些大型星系周围可能发生的事情。一些理论集中于无形空间中的潮汐力。

“如果两个较大的星系之间有相互作用，那么在这种相互作用中，星系之间就会出现一些桥梁或潮汐桥，”穆勒说。“较大星系的引力会撕裂恒星和气体，就像月球引力一样，月球引力会造成地球上的潮汐。”由此产生的矮星系将在同一平面上沿同一方向绕较大星系运行，就像穆勒和同事观察到的那样。

但研究人员不知道这些潮汐矮星系在碰撞后会持续多久，这对宇宙学确实有影响。“潮汐矮星系的问题在于，我们不知道它们的寿命。它们能稳定吗？这与标准模型相反，我们认为矮星系是宇宙的基石——它们是第一个产生的星系，它们合并[形成更大的星系]，所以它们是最古老的物体。但对于潮汐矮星系来说，它们可能是最年轻的物体，”穆勒说。

从构建模块到事后考虑需要进行很多协调。

“人们认为我们已经探测到了暗物质，但暗物质只是一个假设，”穆勒说。“我们仍在寻找它。”

暗物质是标准模型的重要组成部分，有助于解释宇宙中物体之间的引力，而这是宇宙中可见物质无法解释的。

“我认为显然没有探测到暗物质是该模型的一个问题。但人们有充分理由坚信该模型。它解释了很多东西，但这个领域可能还不能很好地解释，至少目前是这样，”理论天体物理学家迈克尔·博伊兰-科尔钦 (Michael Boylan-Kolchin) 表示，他为这项研究撰写了一篇附带观点文章。

“我认为人们之所以兴奋是因为......科学可以通过寻找模型不起作用的领域来进步，并查看是否需要在模型中更新，是否需要更深入地研究，或者是否存在更根本的问题，”博伊兰-科尔钦说。

这项研究并不是标准宇宙学模型的丧钟，该模型可以解释宇宙大爆炸后瞬间发生的事情，计算宇宙开始几分钟后存在的原子数量，解释宇宙背景辐射的存在，并解释物质在当今宇宙中的分布情况。这是一份很难被超越的伟大成就清单。

“它不仅能解释今天的观测结果，还能解释跨越很长一段时间的观测结果，”博伊兰-科尔钦说。“没有其他模型能做到这一点。”

如何使观察结果与理论相一致？需要更多的计算、更多的思考和更多的数据。

在这项研究中，穆勒和同事们观察了卫星星系相对于我们在地球上的视角的速度，以推断出它们围绕半人马座 A 运动的更多细节。

“我们能够测量这些星系沿视线方向的速度，但无法测量与视线垂直的星系速度，”博伊兰-科尔钦说。“所以我们不知道它们是在平面上旋转，还是看起来像是在平面上旋转。”

这个问题有多种答案。即将投入使用的詹姆斯·韦伯太空望远镜以及坚固的哈勃望远镜可以帮助天体物理学家研究更多星系及其卫星。博伊兰-科尔钦说，通过比较几个月或几年后拍摄的同一星系的图像，研究人员可能能够更好地了解矮星系如何围绕其宿主星系运行，特别是如果研究人员想观察附近的仙女座星系。但这并不容易。

“这就像试图从地球上测量月球上的头发生长一样。虽然测量速度很慢，测量结果也非常精细，但应该是可行的，”博伊兰-科尔钦说。