我們的銀河系只是點綴宇宙的數十億個星系中的一個 - 宇宙中充滿了它們的普通螺旋。我們的空間角落的非特殊性,被稱為哥白尼原則,是現代宇宙學的基石。但這並不意味著銀河系在各個方面都必須完全平均。
在一個銀河系隨行人員中圍繞銀河系盤旋的20多個衛星星系中,有兩顆大型衛星被稱為大型和小型麥哲倫雲。從望遠鏡時代開始,觀星者和導航員就已經了解它們。然而今天的天體物理學家很難解釋他們是如何到達那裡的。星系形成和演化的計算機模擬往往不會產生類似於兩個麥哲倫雲的明亮衛星星系。所以研究人員不得不問:模擬是否存在缺陷 - 可能是因為它們解釋了神秘暗物質的最重要作用 - 或者說銀河系只是一個古怪的東西?
在新的超級計算機模擬和稱為斯隆數字巡天的宇宙測繪望遠鏡項目的幫助下,現在似乎已經解決了這個問題。
斯隆調查說?古怪。
在對早期模型的最新確認中,最新一輪的超級計算機模擬再次表明,銀河系大小的星系應該很少聚集麥哲倫雲大小的衛星。數千個真實星系及其衛星的望遠鏡觀測證實了理論預測。
「銀河系真的很獨特,」目前位於瑞士蘇黎世大學的天體物理學家Michael Busha說。Busha是12月20日天體物理學雜誌的一項研究的主要作者,該研究將名為Bolshoi的新計算機模擬結果與斯隆實際的星系觀測結果進行了比較。在模擬和觀察中,大多數銀河系星系都沒有像麥哲倫星雲一樣強大的伴星。少數星系有一顆這樣的衛星,只有極少數 - 大約5%到10% - 與銀河系兩個大型衛星星系的數量相匹配。
「這有點奇怪,但它並不奇怪,」Busha談到我們的家庭銀河系,將Magellanic Clouds比作人臉上的超大尺寸。「我的一位同事稱他們為'銀河系的大耳朵',」他說。「你看起來像個普通人,你看起來並不奇怪,你恰好有大耳朵。」
加利福尼亞大學歐文分校的宇宙學家詹姆斯布洛克說,銀河系看起來如何以及理論如何看起來之間的差異「多年來一直困擾著我們中的一些人」。「我不會說我正在失眠,但可能會折騰並轉向一些人。」 布洛克和他的合著者最近使用了一種名為Millennium-II的不同模擬,以及一組不同的斯隆星系得出了類似的結論。「我們的銀河系顯然有點不尋常 - 與理論預測的一樣不尋常,」他說。「這是個好消息。還有一些遺留下來的謎題,但至少這個謎題似乎得到了控制。」
可能無法控制的是理論與銀河系伴星系在較小尺寸範圍內的觀察之間存在非常不同的差異。在所謂的「 失蹤衛星問題 」中,星系模擬往往會產生比天文學家在銀河系郊區附近看到的更小,更微弱的衛星星系。有人提出了許多可能的解釋 - 也許天文學家還沒有找到所有銀河系的衛星,或者也許小型星系沒有像假設的那樣容易發展。
銀河系大型衛星的異常人口密切的小圈是否與失蹤的衛星問題有關仍有待觀察。「我們想知道的是:事實上我們擁有這兩顆明亮的衛星,那對衛星群的其他部分有什麼看法呢?對丟失的衛星問題有什麼看法呢?」 布沙說。「我們真的不知道這個問題的答案。」
然而,Busha的同事正在研究它。史丹福大學的路易斯·斯特裡加裡(Louis Strigari)和麗莎·韋克斯勒(Risa Wechsler)已經開始研究銀河系在類似小型衛星上如何與類似的星系疊加。他們通過斯隆數據進行挖掘,以確定銀河系類似物的主持伴星系比麥哲倫雲更暗,但比下一顆最明亮的銀河衛星,矮星系射手座和福納克斯更明亮。對這些中型衛星的模擬預測銀河系應該擁有比它更多的伴星。
Wechsler說:「天真的預測是,應該有許多系統比Fornax和更暗的系統比[小麥哲倫雲]更亮,我們沒有看到。」 「解決這個問題的另一個方法就是說銀河系在這方面也很少見,大多數星系都有這些額外的衛星。」
但這種解釋並不符合Strigari和Wechsler的初步分析。「在這裡,我們發現銀河系似乎與擁有典型數量的調光衛星星系一致,」Wechsler說,儘管她注意到誤差條仍然很大。「這可能告訴我們,麥哲倫雲是非典型的,而不是整個銀河系統。」
為什麼超級計算機模擬應該生成比現實星系附近更多的中型衛星,包括我們的星系,仍然是一個懸而未決的問題。但研究人員至少可以睡得更好,因為他們知道銀河系確實相當平凡,儘管有大耳朵。