我们的星系邻居仙女座有一批卫星星系——它们正诡异的指着我们

By Keith Cooper published 38 minutes ago

Galaxies

宇宙学仿真说这样一种排列不应该发生，有一个小于0.3%的概率。

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美国宇航局的星系进化探索者提供的仙女座座图片。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)

我们邻近的仙女座星系（Messier 31或M31）出现来炫耀一种蔑视科学模型的倒向一边的卫星星系的排列，阻碍也正试图弄清楚为什么如此多这个星系的家族成员指向我们的方向中的天文学家。所有M31最亮的37颗卫星中只有一颗处在面对我们银河系仙女座螺旋的一侧上——这个奇特的是梅西耶110，在仙女座星系的业余图像中是容易看到的。

德国波茨坦大学物理与天文学研究所的杰米·卡内希萨告诉太空网站，“ M31是我们知道证明如此一个极端不对称程度的唯一系统”。

按照宇宙学的标准模型，宇宙充满有广大的暗物质云。在这些云内像仙女座和我们的银河系这样的大星系生长——它们通过与无数已经被暗物质引力拉住的小矮星系合并成长。我们今天围绕大型星系看到的矮星系是这个形成过程的剩余物。按照这幅分层增长图片，这些矮卫星星系应该是随机的围绕更大星系。然而，这相当不是天文学家们正在发现的。

M31的大部分矮卫星被约束到围绕仙女座星系的平面上，正如2025年早些时候由哈勃太空望远镜证实的一样，围绕银河系一个类似的卫星平面存在。还有初步的一个卫星平面围绕附近另一个星系半人马座A的证据。对更远处的星系，很难发现微弱的矮星系并测量到它们的距离，因此天文学家不能确定说这些星系正在做什么。然而，甚至科学家已经证实的卫星平面也很难以宇宙学的标准模型来解释。

而现在，M31和它的卫星已经变得甚至更神秘的，几乎所有的这些卫星都位于M31面对银河系的一侧。

卡内希萨和他的波茨坦同事马塞尔·波洛斯基和诺姆·里伯斯金一道进行的新仿真表明按照宇宙学的标准模型，有这样一种倒向一边的排列的几率是小于0.3%。然而，离我们最近的星系正在击败这些赔率。如此什么时候一个巧合只是一个巧合，什么时候它打开一扇进入更深层次神秘的窗口呢？

矮星系都以不同的速度和距离环绕M31；再过另一个十亿年，它们将更分散出去。因此在它的面上，目前的排列可能刚好被看作是一个巧合。然而，这种巧合发生的低可能性意味着这是种科学家们极难相信的巧合。

如果宇宙中的某种东西以某种方式出现，往往是因为某些东西已经造成了它是那个样子。然而，到目前为止没有确凿的指向任何特定解释的证据，除非这种排列是现在存在的，它的原因一定是最近的。

围绕M31的一些矮星系。 (Image credit: NASA/ESA/DSS2/Alessandro Savino (UC Berkeley)/Joseph DePasquale (STScI)/Akira Fujii)

卡内希萨说，“下面的是推测，但我期望M31系统的与宇宙学预期的差异背后的支撑罪魁祸首是一些独特的吸积历史，我们今天在这种不稳定结构中看到M31的卫星的事实——至少这是奇怪的——可能指向许多最近已经坠落的，可能的相关到被认为已经被与仙女座在20亿到30亿年前体验的重大合并”。

这次重大的合并涉及到一个中型的星系被更大的仙女座星系吞噬。哈勃太空望远镜的最近仙女座的深入探究已经能够追踪到M31中合并后留下它的尾迹中的混乱：来自星系被M31吞噬自相食的恒星流并产生一个恒星形成的爆发。然而，即便矮星系是最近滞后于星系合并的最近到达者，它仍然不相当解释为什么它们都在面对我们银河系的M31的一侧上。

由哈勃太空望远镜看到的仙女座星系又最详细的观望。 (Image credit: NASA/ESA/Benjamin Williams and Zhuo Chen (UWashington)/L. Clifton Johnson (Northwestern)/Joseph DePasquale (STScI))

另一种想法是M31的在我们一侧上的矮星系字面上指向罪魁祸首吗？不是如此快。如果我们的银河系确实起了一个角色，那么我们可能期望我们的矮卫星系统朝向M31显示它们自己的倒向一边——但它们没有，而且两个星系之间的引力潮汐力没有足以强到将M31的矮星拉入这种排列中。

关于由M31卫星展示的不可能的一边倒性也有一些需要注意的警告。

关于矮星系运动的精确数据只知道M31的卫星的4颗（如果IC 10算数有5颗，这是M31系统的一个有争议的成员），这意味着仿真能是有点粗糙的。然而，天文学家们的目标是随盖亚天体测量使命的下一个数据集发布，在未来一两年内高精度确定至少十几颗M31矮星的运动。

卡内希萨说，“一旦我们有更多的适当运动的M31矮星样本，我们应该处于更好来研究观测到的不对称的时间演化的位置”。换句话说，我们将能够更好理解这种一边倒对齐能在原地呆多久。

另一个需要注意的是围绕M31仍然有许多较暗的、尚未被发现的卫星矮星系。我们知道这可能是这种情况，因为宇宙学的标准模型预测围绕M31和我们的银河系应该有比我们目前已经发现的更多的矮卫星。这些未被发现的矮星体积将是小的而且恒星很少，使它们难来识别。真的，目前已知围绕M31的最微弱的矮星系叫仙女座XXX5，被发现在M31的后边，并不落入其它的的一边倒模式。

卡内希萨说，“我们需要等待并看是否对更弱的矮星的探测全球的不对称持续存在，尽管如果我们发现只有更亮的矮星参与了不对称，这也会提出更多至于它们起源的问题”。

环绕M31的矮星系的排列示意图，显示它们中的大部分位于M31的面对我们星系的一侧，(Image credit: Kosuke Jamie Kanehisa, AIP)

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最后一个警告是也许M31的系统排列不是像我们想的一样不可能的。很少有超出我们的本地群的星系已经让它们的矮家庭被详细映射，星系只是太远，太微弱，那些我们能探测的没有准确的距离测量，因此我们不能确定说它们处在它们的父星系的哪一边。

卡内希萨说，“我们还不能确定类似的极端系统在那里不存在或者这样的系统将忽略的罕见” 。

仙女座星系的小矮星家族是个谜。首先它是一个不寻常的平面围绕它一半多的它们环绕，现在这种一边倒性。这只是表明有时候它是我们最近的邻居原来是我们最陌生的。

该研究结果于4月11日发表在 Nature Astronomy杂志上。