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长期以来,科学家们一直把银河系作为理解星系形成的典范,但最近的研究却揭示了它在结构和演化上与其他星系的独特差异。这些发现挑战了银河系作为“标准模型”的长期地位。
为了解决这个问题,Risa Wechsler教授联合发起了“银河系类星系卫星”调查(SAGA Survey),该项目专注于研究与银河系大小和质量相似的星系。在超过十年的观测之后,SAGA团队分析了101个类似银河系的星系,首次揭示了银河系在演化历史上与其他同类星系的显著不同。这些研究成果已在《天体物理学杂志》上发表。
“我们的结果表明,我们无法仅仅依赖银河系来限制星系形成的模型。” Wechsler说,“我们必须观察宇宙中所有类似星系的分布情况。”
“没有人知道暗物质到底是什么,” Wechsler说道,“它不会与普通物质或光线相互作用,可能现在就有暗物质穿过你,但你甚至察觉不到。”
研究发现,星系通常是在巨大的暗物质区域——所谓的暗物质晕中形成的。尽管暗物质晕是不可见的,但它的巨大质量创造了强大的引力场,将普通物质吸引并转化为恒星和星系。
SAGA调查还专注于研究星系卫星——这些小型星系围绕着像银河系这样的大型主星系旋转。研究人员发现银河系有四个最亮的卫星星系,其中包括两大卫星星系:大麦哲伦云和小麦哲伦云。通过细致的观测,团队识别出378个卫星星系,它们围绕101个类似银河系的主星系旋转。
“Wechsler说:“没有人尝试过这种方法,因为它非常具有挑战性。我们不得不使用巧妙的技术从成千上万的背景物体中筛选出这378个卫星星系。”
在SAGA调查的三项新研究中,研究人员发现,围绕每个主星系的卫星数量从零到13不等。银河系的四个可见卫星位于这个范围内。而且,他们还发现,拥有较大卫星的主星系(例如银河系的大麦哲伦云和小麦哲伦云)通常会拥有更多的卫星。但银河系的卫星数量实际上比其他类似星系要少,令其成为星系中的“异类”。
第二项研究则聚焦于卫星星系的恒星形成情况,这是理解星系演化的重要指标。研究发现,在典型的主星系中,较小的卫星星系仍在形成恒星,但在银河系中,恒星形成只发生在大麦哲伦云和小麦哲伦云这两个较大的卫星星系,而所有较小的卫星星系已经停止了恒星的形成。
“现在我们遇到了一个难题,” Wechsler说,“是什么原因使得银河系中的小型卫星星系停止了恒星形成?或许,和典型的主星系不同,银河系有着独特的卫星组合,既有停止恒星形成的老卫星,也有最近才被吸入银河系暗物质晕的活跃卫星——大麦哲伦云和小麦哲伦云。”
研究还发现,靠近主星系的卫星星系通常会停止恒星形成,可能是由于主星系的暗物质晕对这些卫星的引力作用。
“对我而言,前沿问题是揭示暗物质在银河系规模以下的小型暗物质晕中的作用,” Wechsler补充道。
第三项研究则通过将新数据与计算机模拟对比,呼吁开发一种新的星系形成模型,这个模型应基于SAGA调查的发现。
“Wechsler表示:“SAGA提供了一个新的基准,帮助我们通过对银河系之外的卫星星系进行详细研究,推动我们对宇宙的理解。虽然我们已经完成了对101个主星系亮卫星的初步绘制工作,但还有很多工作要做。”
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