紫金山天文台揭示银河系卫星星系奇异分布的可能起源

　　最近，中国科学院紫金山天文台南极天文和射电天文研究部研究员康熙带领的团组研究了银河系卫星星系的速度分布，指出其奇异分布可以用目前流行的冷暗物质模型解释，同时他们也指出：与大部分漩涡星系不一样，我们所在的银河系形成历史可能比较特殊，宇宙中呈现银河系卫星星系这种分布的可能性只有1%。

　　天文学家一直关心银河系的形成与演化，一方面银河系是人类的家园，另一方面，目前的大部分观测只能对银河系及其周边进行高精度观测。科学家普遍相信银河系可以作为一个本地实验室，用来检验我们的宇宙学模型和星系形成过程。

　　2005年科学家（Kroupa等）发现银河系的大部分卫星星系分布在一个跟银河系盘面垂直的一个大平面上，且具有一致的角动量方向。研究表明此类分布很难用标准宇宙学模型解释，其形成概率小于1%。2012年科学家（Boylan-Kolchin等）进一步发现银河系卫星星系的旋转速度分布比较奇特：银河系最大的两个卫星星系（大、小麦哲伦星系）的旋转速度都大于60km/s，其他卫星星系的旋转速度都小于30km/s，在这之间没有观测到任何卫星星系。理论预测银河系内具有旋转速度大于30km/s的卫星星系应该接近10个，直观的解释是大部分这些卫星星系没能形成足够多的恒星而被人类观测到。科学家们很难理解这些大的卫星星系为什么没有产生足够恒星，这就是所谓的Too-big-to-Fail问题(Too-big-to-Fail这个名词来源于1984年美国一位国会议员的演讲，指一些大公司，特别是大的金融巨头，他们对国计民生如此重要，政府必须避免其破产而对经济造成巨大损害)。

　　卫星星系的奇异速度分布引发了种种解释，包括改变银河系的质量，恒星形成过程对旋转速度的影响，甚至修改冷暗物质模型等。康熙、王蕾、罗煜等人利用目前最大规模的斯隆巡天的星系群样本，研究了类似银河系卫星星系速度分布出现的概率，发现这种情况在星系群中只有1%的可能性。利用数值模拟研究，他们进一步发现出现这种奇异分布其实跟星系群的形成历史有关，大约1%的星系群在其形成过程中只吞食了一个大质量卫星星系，吞食的其他卫星星系质量都偏小，因此形成了类似银河系这样的一个较大的空白区域。

　　康熙等人的研究表明银河系可以很自然地呈现出卫星星系的奇异分布，而不需要借助其他解决办法，只不过这种情况出现的概率偏小，意味着银河系在宇宙中也许真的很特殊。研究论文于5月16日在《英国皇家天文学月刊》(MNRAS)在线发表（arXiv:1605.03964）。