为什么巨大的超星系平面上只有一种类型的星系

2024-09-22 13:20来源:本站

  

  我们自己的银河系是一个更大的结构的一部分,本地超星系团结构,它包含了几个巨大的星系团和数千个独立的星系。由于它的形状像煎饼,直径近10亿光年,所以它也被称为超星系面。

  宇宙中的大多数星系都可以分为两类:第一类是椭圆星系,主要由老恒星组成,中心通常含有超大质量的黑洞;第二类是活跃的恒星形成盘状星系,具有类似银河系的螺旋状结构。在本超星系团中也发现了这两种类型的星系,但是当超星系平面充满明亮的椭圆星系时,明亮的盘状星系却明显缺席。

  一个宇宙异常现象挑战了宇宙学的标准模型

  自20世纪60年代以来,本地宇宙中这种奇特的星系隔离就已经为人所知,它在著名宇宙学家、2019年诺贝尔奖获得者吉姆·皮布尔斯最近编制的一份“宇宙异常”清单中占据突出地位。

  现在,由赫尔辛基大学天体物理学家Till Sawala和Peter Johansson领导的一个国际团队似乎找到了一个解释。在发表于《科学》杂志的一篇文章中,他们展示了椭圆星系和盘状星系的不同分布是如何自然产生的,这是由于超星系平面内外的不同环境造成的。

  “在超星系平面上发现的密集星系团中,星系经历了频繁的相互作用和合并,这导致了椭圆的形成和超大质量黑洞的增长。相比之下,远离平面的星系可以相对孤立地进化,这有助于它们保持其螺旋结构,”Till Sawala说。

  在他们的工作中,该团队使用了西贝柳斯(模拟超越局部宇宙)模拟,该模拟跟踪了宇宙从早期宇宙到现在的138亿年的演化。它在英国的超级计算机和CSC在芬兰的Mahti超级计算机上运行。

  虽然大多数类似的模拟考虑的是宇宙中不能直接与观测相比较的随机斑块,但西贝柳斯的模拟旨在精确地重现观测到的结构,包括本超星系团。最后的模拟结果与观测结果非常吻合。

  去年12月,一次偶然的机会,我受邀参加了一个纪念吉姆·皮布尔斯(Jim Peebles)的研讨会,他在演讲中提出了这个问题。我意识到我们已经完成了一个可能包含答案的模拟,”Till Sawala评论道。“我们的研究表明,已知的星系演化机制也适用于这种独特的宇宙环境。”

  在物理系旁边,赫尔辛基大学的Kumpula校区有一个巨大的雕像,展示了本超星系团中星系的分布。它是20年前由英国宇宙学家卡洛斯·弗兰克(Carlos Frenk)创立的,他是这项新研究的共同作者之一。“本超星系团中星系的分布确实很引人注目,”弗兰克谈到新结果时说。“但这并不是一个反常现象:我们的结果表明,我们的暗物质标准模型可以产生宇宙中最显著的结构。”

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