邊緣星系群挑戰宇宙標準模型理論

時間:2014-06-25 13:52 來源:網易探索

　　一個國際科學家小組近日發布報告稱，銀河系邊緣臨近仙女座的矮衛星星系群，其形成與行為不符合目前公認的星系形成標準模型。這一發現，意味著一直被奉為物理學經典的宇宙標準模型理論，其權威性將遭受質疑。

　　

　　銀河系邊緣星系群讓經典理論遭遇挑戰 一個國際科學家小組近日發布報告稱，銀河系邊緣臨近仙女座的矮衛星星系群，其形成與行為不符合目前公認的星系形成標準模型。這一發現，意味著一直被奉為物理學經典的宇宙標準模型理論，其權威性將遭受質疑。 所謂的宇宙「標準模型」，是廣泛被接受的關於宇宙起源和演化範式的理論，在上世紀40年代由伽莫夫、阿爾芬和赫爾曼提出。該理論認為，宇宙是一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸后膨脹形成的。多年來，「標準模型」一直被公認為描述宇宙起源與進化的權威理論。 但據物理學家組織網報道，這一理論在針對銀河系邊緣臨近仙女座的矮衛星星系群的研究中，遇到了問題。 「特殊分子」已出現此次國際研究小組的領導者、凱斯西儲大學天文學系的博士后馬塞爾·帕羅斯基表示，按照「標準模型」，銀河系邊緣臨近仙女座的矮衛星星系群，應該有著確定的行為特徵——即該星系群應在暗物質暈中形成，且將朝著任意的方向隨機運動。 然而，實際觀測的結果卻是，矮衛星星系群及其圍繞的星團和星雲，都散布在一個被稱為「麥哲倫平面」或「巨型極結構」的圓形平面當中，並朝著一個相同的方向運動。而仙女座中的情形亦如出一轍：近半數的衛星都處在「大仙女座平面」中。 「這一點非常類似於太陽系中行星們圍繞太陽公轉。」帕羅斯基說。在他看來，這種結果不僅出乎意料，更向既有理論提出了挑戰。 在研究過程中，帕羅斯基和其他13名來自6個不同國家的合作者，對新近刊發的三篇論述星系模型平面分佈的論文進行了檢驗分析。文中涉及星系的表現都符合「標準模型」。不過帕羅斯基小組利用文中數據對矮衛星星系群的實際觀察結果進行模擬分析時，卻發現兩者在本質上難以匹配——在計算機依照論文數據模擬出的數千種銀河系變化中，只有一千多種與實際觀測到的情形相符。而當研究人員依據實情修復了三篇論文中的誤差之後，卻發現再也無法推導出這些論文當初得到的那些結果。 「如果矮衛星星系群一個觀測對象尚不夠充分，那麼我們還有仙女座——要知道找到這樣一個擁有巨型衛星星群平面的星系的幾率，只有不到十萬分之一。」帕羅斯基說。 「標準模型」需要替代理論？在研究小組另一位成員、法國斯特拉斯堡大學高級助理研究員波努瓦·法瑪耶看來，之所以出現這種情況，原因在於「標準模型」中，包含著類似暗物質、暗能量等許多待證實的假定要素。離開了這些要素，標準模型就不能順利而合理地解釋真實觀察到的現象了。 不過，一直以來這些假定要素都沒有擺脫質疑。例如，被假定向星系提供質量以避免它們因自轉而分崩離析的暗物質即便真的存在，那它也幾乎無法解釋平面結構的產生。 對此，包括法瑪耶在內，有越來越多質疑「標準模型」功效的天體物理學家開始主張找尋新的替代理論。此次矮衛星星系群的研究者，就採用了更古老的「星系碰撞」理論來解釋現實：兩個星系發生碰撞后，其質量被剝離並像潮汐一樣被拋到遙遠的地方。這些質量碎片最終形成了矮衛星星系群。 「『標準模型』下的星系必須包含暗物質，但『潮汐星系』卻相反。」研究小組成員、德國玻恩大學教授帕威爾·克羅帕說。在他看來，這無疑（向「標準模型」理論）提出了一個非常尖銳的衝突，其影響就像人們突然發現萬有引力理論是錯的一樣。 當然，出於嚴謹，研究小組表示將展開進一步的研究，以確定是否還存在其他可能的替代理論。其研究報告即將刊登在英國《皇家天文學會月報》上。對於自身研究對經典理論產生的影響，他們認為這是科學每一次進步的必然過程。 「科學就是這樣。一開始總對新生事物充滿畏懼，但歷史終將促使它敞開心扉，擁抱那些離經叛道的挑戰者。」研究小組成員這樣表示。