紫金山天文臺揭示銀河系衛星星系奇異分布的可能起源

　　最近，中國科學院紫金山天文臺南極天文和射電天文研究部研究員康熙帶領的團組研究了銀河系衛星星系的速度分布，指出其奇異分布可以用目前流行的冷暗物質模型解釋，同時他們也指出：與大部分漩渦星系不一樣，我們所在的銀河系形成歷史可能比較特殊，宇宙中呈現銀河系衛星星系這種分布的可能性只有1%。

　　天文學家一直關心銀河系的形成與演化，一方面銀河系是人類的家園，另一方面，目前的大部分觀測只能對銀河系及其周邊進行高精度觀測。科學家普遍相信銀河系可以作為一個本地實驗室，用來檢驗我們的宇宙學模型和星系形成過程。

　　2005年科學家（Kroupa等）發現銀河系的大部分衛星星系分布在一個跟銀河系盤面垂直的一個大平面上，且具有一致的角動量方向。研究表明此類分布很難用標準宇宙學模型解釋，其形成概率小于1%。2012年科學家（Boylan-Kolchin等）進一步發現銀河系衛星星系的旋轉速度分布比較奇特：銀河系最大的兩個衛星星系（大、小麥哲倫星系）的旋轉速度都大于60km/s，其他衛星星系的旋轉速度都小于30km/s，在這之間沒有觀測到任何衛星星系。理論預測銀河系內具有旋轉速度大于30km/s的衛星星系應該接近10個，直觀的解釋是大部分這些衛星星系沒能形成足夠多的恒星而被人類觀測到。科學家們很難理解這些大的衛星星系為什么沒有產生足夠恒星，這就是所謂的Too-big-to-Fail問題(Too-big-to-Fail這個名詞來源于1984年美國一位國會議員的演講，指一些大公司，特別是大的金融巨頭，他們對國計民生如此重要，政府必須避免其破產而對經濟造成巨大損害)。

　　衛星星系的奇異速度分布引發了種種解釋，包括改變銀河系的質量，恒星形成過程對旋轉速度的影響，甚至修改冷暗物質模型等。康熙、王蕾、羅煜等人利用目前最大規模的斯隆巡天的星系群樣本，研究了類似銀河系衛星星系速度分布出現的概率，發現這種情況在星系群中只有1%的可能性。利用數值模擬研究，他們進一步發現出現這種奇異分布其實跟星系群的形成歷史有關，大約1%的星系群在其形成過程中只吞食了一個大質量衛星星系，吞食的其他衛星星系質量都偏小，因此形成了類似銀河系這樣的一個較大的空白區域。

　　康熙等人的研究表明銀河系可以很自然地呈現出衛星星系的奇異分布，而不需要借助其他解決辦法，只不過這種情況出現的概率偏小，意味著銀河系在宇宙中也許真的很特殊。研究論文于5月16日在《英國皇家天文學月刊》(MNRAS)在線發表（arXiv:1605.03964）。