在北半球晴朗的夜空中,肉眼可见的仙女座星系如同一片淡紫色薄雾,这个距离地球约254万光年的“邻居”,一直是天文学研究的焦点。近日发表在《自然·天文学》上的一项研究却揭示,这个本星系群中最大的星系藏着反常特征,其卫星星系的奇特分布正动摇着主流宇宙学模型的根基。
仙女座星系直径达22万光年,拥有上万亿颗恒星,其周围环绕着众多卫星星系。这些小星系或是被捕获的矮星系,或是大星系吞噬小星系后留下的“碎片”,它们的分布本应是宇宙演化的“活化石”。但研究团队通过高精度观测发现,超过80%的卫星星系集中在天球107度的范围内,且这个密集区域恰好指向银河系,这种极端不对称分布完全超出了理论预期。
更令人惊讶的是卫星星系的另一特征:约半数成员都分布在一个“薄而旋转”的平面上,如同太阳系中行星的公转轨道。而支撑现代宇宙学的ΛCDM模型(暗能量-冷暗物质模型)预测,星系捕获卫星星系的过程是随机混乱的,卫星星系最终应呈现大致均匀的球状分布。研究人员通过大量宇宙学模拟验证,这种极端不对称且呈平面分布的情况,在模型中出现的概率低于0.3%。
为解释这一矛盾,科学家提出了多种猜想。有观点认为这些卫星星系可能是沿“宇宙网”纤维结构“组团”坠入仙女座星系的,但这种紧密结构如何在数十亿年间保持稳定,现有理论无法解答。也有人推测是银河系的引力影响所致,但分析表明,银河系的引力既不足以造成如此显著的分布异常,也无法长期维持这种结构。
作为人类肉眼可见的最遥远天体,仙女座星系的异常并非首次颠覆认知。此前我国科学家通过郭守敬望远镜测算,其质量约为太阳的1.14万亿倍,仅比银河系大41.6%,打破了其“质量远超银河系”的传统认知。而此次卫星星系分布的发现,更是对宇宙学基础理论的深层挑战。
ΛCDM模型虽能解释宇宙膨胀、星系形成等诸多现象,但在小尺度宇宙结构上的矛盾日益凸显。仙女座星系的这些“不对劲”的信号,或许正指引着人类修正现有理论,或是发现新的宇宙规律。随着韦伯望远镜等观测设备的持续探测,这个横跨天际的“宇宙灯塔”,终将向我们揭示更多宇宙的奥秘。