神秘天象！
银河系中竟然存在卫星平面，巧合or必然？
对冷暗物质理论最大的挑战终于被攻破？
银河系卫星星系的奇特排列可能否定暗物质理论
天炉矮星系，银河系中已知的约59个矮卫星星系群之一。
（图源：ESO/Digitized Sky Survey 2）
银河系周围的小型卫星星系星罗棋布，对此，天文学家们长久以来一筹莫展，科学家们或许也能解释几句，但并不足以服众。
银河系被较小的矮星系所包围。在传统的星系生长模型中，这些小型星系为巨大的暗物质晕所困。暗物质无法被科学家们观测到，却能塑造宇宙。理论上来说，矮星系汇聚在一起形成了大型星系，如今我们看到的矮星系均为形成过程中的残留物。然而，若真如此，按照天文学家们的推测，这些残留物矮星系应该四散于银河系的暗物质晕周围，可实际上它们似乎被限制在一个切过我们的银河系的单一平面上。一直以来人们认为暗物质主导了宇宙，而这种异常情况挑战了人们的认知。
当前，由芬兰赫尔辛基大学的蒂尔·莎华拉领导的天文学家团队提供了一个解释。利用欧洲航天局盖亚任务对卫星星系在天空中移动的测量，他们计算了卫星星系在过去未来的运动轨迹。在此过程中，他们发现这些卫星星系从来没有、也永不会有排列关系——它们现在所处同一平面只是短暂地出于偶然。
英国达勒姆大学的宇宙学家、莎华拉团队的成员卡洛斯·弗热克告诉Space网站：“可能你今天观察这些卫星星系的速度时它们是在同一平面移动的，但我们所做的是预测它们的轨道在十亿年后的位置，这才是真的有意思的地方。它们今天刚好在同一平面上，真是个天大的巧合，最多十亿年内它们就离开平面了。”
虽然看起来我们与卫星星系同时存在于同一平面上的几率很小，但巧合确实就这样发生了。举个例子，土星环很年轻，而地球与土星环同时存在就是一个巧合。再举个例子，另一个低概率情况是地球上看月亮能够恰好挡住太阳导致日全食。由于月亮正在缓慢地远离地球，未来它在天空中会变得小到无法完全挡住太阳。然而，我们人类却刚好能看到全食的奇观。
然而，这种说法并没有赢得所有人的支持。德国莱布尼茨天体物理研究所的天文学家马塞尔·帕夫洛夫斯基没有参加这项研究，他对用巧合来解释星系的排列组合持怀疑态度。帕夫洛夫斯基告诉Space网站：“卫星星系正以特定状态排布，在这么特殊的时间点，我们凭什么刚好也出现在这里？这不能只用巧合来解释。”
修正牛顿动力学是暗物质理论的劲敌，卫星平面的存在也是基于这一学说的重要推论。天文学家试图用暗物质来解释卫星星系为何如此排布，可事实上卫星星系的引力似乎并不足以维持彼此的位置。修正牛顿动力学否认了暗物质的存在，我们所看到的额外引力是由牛顿引力在低加速度下的调整引起的，那些围绕星系运行的恒星或围绕银河系运行的卫星星系都是可以如此解释。
根据修正牛顿动力学，“银河系和仙女星系应该在大约八十亿年前有过一次相遇，”帕夫洛夫斯基说。在这种情况下，仙女星系的引力应该从银河系勾连出物质，形成天文学上的潮尾，就像我们在其他星系的相互作用中看到的那样。修正牛顿动力学认为，潮尾中的气体和恒星可能已经凝聚成一定数量的矮星系，运动路径与银河系与仙女星系相遇时的轨迹一致。如果真的是这样，仙女星系周围应该也像银河系一样有一个卫星星系形成的平面。
哈勃望远镜拍摄的NGC 2623有两条长长的潮尾。（图源：ESA/Hubble ＆amp; NASA）
事实证明，仙女座星系确实有一个卫星平面，其他几个附近的星系也是如此，包括半人马座A星系，它至今在为大约二十亿年前经历的星系相互作用和合并而受到震荡。
然而，弗热克不赞同用修正牛顿动力学解释这些星系中发生的同样情况。弗热克认为：“在我们发现银河系周围的卫星平面后，人们寻找其他星系周围的平面，却使用完全不同的标准来定义它们。这需要大量的研究工作，只能选择性地将一部分卫星纳入参考才能定义这种结构。但即便考虑到这一点，卫星平面依然是在模拟含有冷暗物质的星系时很常见的现象，仙女星系就是这样。”
模拟固然好，但观测数据才是关键。盖亚是测量恒星和星系在太空中的位置和自行中所使用的最精确的仪器。
帕夫洛夫斯基说：“盖亚的数据相当好，虽然还还不能做到绝对意义的精准，但它已经是一项革命性成就。”在此之前，帕夫洛夫斯基不仅用盖亚的数据测量了卫星星系的自行，而且还用哈勃太空望远镜的测量结果进行了更精确的评估。他感叹道：“由于某些原因，（哈勃测量）在这项研究中基本上被忽略了。”
盖亚测量结果的偏差是否真的会致使误导研究？对此，帕夫洛夫斯基打了个比方：假设有一堆弹珠都在一条完美的直线上滚动，所有的弹珠都在同一个方向上，没有离开其路径的切向速度。但如果在测量弹珠的运动时，测量到了错误的切向速度，哪怕只是差之毫厘，用错误的测量结果进行推算后，就会不幸得出“弹珠会随着时间推移而四散”这样谬之千里的结果。
尽管修正牛顿动力学的拥护者会拿暗物质研究的资金比给修正牛顿动力学的多得多做借口，总的来说，冷暗物质理论有更多证据支持，仍然是较为主流的观点。修正牛顿动力学也有其成功之处，例如预测了在星系自转曲线中测量到的加速度。
无论如何，暗物质理论家们最终对这一新结果感到满意。
弗热克在一份声明中说道：“我们攻破了针对冷暗物质理论的最大挑战之一。我们可以继续用暗物质理论来解释宇宙的演化。”
BY:Keith Cooper
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选文：天文志愿文章组-
翻译：天文志愿文章组-洲
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排版：天文志愿文章组-零度星系
美观：天文志愿文章组-
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.space.com/milky-way-dwarf-galaxies-alignment-dark-matter
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