只有一个星系在向银河系靠近?科学家发现:一张“暗物质平板”正在重塑本地宇宙

来源:livescience

长期以来,天文学界一直困惑于一个反常现象:在宇宙整体膨胀的背景下,几乎所有大型星系都在远离Milky Way(银河系),唯独我们的最近邻——Andromeda Galaxy(仙女座星系)——却正以每秒约110公里的速度向我们逼近。

最新发表于《Nature Astronomy》的一项研究给出了迄今最清晰的解释:在银河系与仙女座之外,存在着一张规模横跨数千万光年的巨大“暗物质平板”,正是它改变了周围星系的运动轨迹。

研究指出,本地宇宙的整体结构出人意料地“扁平”。暗物质不仅包裹着银河系和仙女座形成巨大的“暗物质晕”,推动两者彼此靠近;更关键的是,在本地星系群外围,还分布着一片广阔而扁平的暗物质与普通物质混合结构。这张“质量薄片”产生的引力,远远超过银河系对其他邻近星系的吸引力,将它们整体拉向更遥远的深空。

这意味着:除了仙女座之外,其余邻近星系之所以没有被银河系“拽住”,是因为它们同时受到来自远方暗物质平板的强烈牵引。

按照经典的宇宙学理论,星系应遵循所谓“哈勃流”——距离越远,退行速度越快。这一规律源自20世纪天文学家 Edwin Hubble 的发现。但现实观测显示,在距离银河系约800万光年以内,星系远离速度低于哈勃定律预测;而超过这一范围的星系,反而退行得更快。

德国马克斯·普朗克天体物理研究所荣休所长 Simon White 表示,如果周围物质呈球形分布,这些外部星系本应被银河系和仙女座减速;而正因为它们嵌在一张扁平的暗物质结构中,外向引力几乎精确抵消了内向拉力。

为验证这一机制,研究团队构建了高精度宇宙模拟,从宇宙诞生38万年后的微波背景辐射起步,重现银河系、仙女座及其外围31个星系的质量、位置与速度演化。结果显示,本地星系群外侧确实存在一条延伸极远的“质量墙”,而其上下方则几乎空无一物。

这些低密度区域被称为“宇宙空洞”。由于早期物质密度略低,它们膨胀更快,物质被不断挤向边缘,最终形成今天我们看到的暗物质平板结构。也正因如此,空洞方向几乎没有星系存在,否则它们同样会像仙女座一样向银河系坠落。

研究第一作者、荷兰格罗宁根大学宇宙学家 Ewoud Wempe 表示,这一模型首次在本地尺度上同时符合星系运动观测与主流“Λ冷暗物质”宇宙模型。更有意思的是,科学家已观测到更远处的部分星系正以每小时数百公里的速度向这张暗物质平板下落,未来若发现更多类似结构,将进一步验证该理论。

研究人员指出,这项成果不仅解释了“为何只有仙女座正在靠近银河系”,也揭示了暗物质在塑造本地宇宙格局中的核心作用,为理解宇宙大尺度结构提供了新的关键线索。

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