物理学家回答超银河位面不存在螺旋星系的问题

天体物理学家表示，他们已经找到了为什么像我们银河系这样的螺旋星系在我们本地宇宙的一个称为超星系平面的部分中基本上缺失的答案。

超星系位面是一个巨大的扁平结构，延伸近十亿光年，我们的银河系就嵌入其中。

虽然位面充满了明亮的椭圆星系，但带有旋臂的明亮盘状星系却非常稀少。

现在，由英国杜伦大学和芬兰赫尔辛基大学共同领导的一个国际研究小组表示，由于位面内外的环境对比，椭圆形和盘状星系的不同分布自然而然地出现。

在超星系平面上发现的密集星系团中，星系与其他星系频繁地相互作用和合并。这会将螺旋星系转变为椭圆星系——没有明显内部结构或旋臂的光滑星系——并导致超大质量黑洞的生长。

相比之下，远离位面的星系可以相对隔离地演化，这有助于它们保持螺旋结构。

研究结果发表在《自然天文学》杂志上。

银河系是超银河系平面的一部分，其中包含几个巨大的星系团和数千个单独的星系。这里发现的绝大多数星系都是椭圆星系。

研究小组使用SIBELIUS(超越本地宇宙的模拟)超级计算机进行模拟，该模拟跟踪了宇宙从早期宇宙到当今138亿年的演化过程。

虽然大多数宇宙学模拟都考虑宇宙的随机斑块，无法直接与观测结果进行比较，但西贝柳斯的目标是精确再现观测到的结构，包括超银河平面。最终的模拟与通过望远镜对宇宙的观测非常一致。

研究合著者、杜伦大学计算宇宙学研究所奥格登基础物理学教授卡洛斯·弗伦克(Carlos Frenk)教授表示：“星系在超星系平面上的分布确实非常引人注目。

“这种情况很罕见，但并非完全异常：我们的模拟揭示了星系形成的密切细节，例如通过星系合并将螺旋形转变为椭圆形。

“此外，模拟表明，我们的宇宙标准模型基于其大部分质量是冷暗物质的想法，可以重现宇宙中最显着的结构，包括银河系所属的壮观结构。 ”

本地宇宙中螺旋星系和椭圆星系的奇特分离自 20 世纪 60 年代以来就为人所知，在著名宇宙学家、2019 年诺贝尔奖获得者吉姆·皮布尔斯教授最近编制的“宇宙异常”清单中占据显着地位。

研究主要作者、杜伦大学和赫尔辛基大学的博士后研究员蒂尔·萨瓦拉博士说：“去年 12 月，我偶然受邀参加在杜伦举行的吉姆·皮布尔斯 (Jim Peebles) 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可能包含答案的模拟。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。”

超级计算机模拟是在杜伦大学计算宇宙学研究所代表英国 DiRAC 高性能计算设施托管的宇宙机 (COSMA 8) 超级计算机和芬兰 CSC 的 Mahti 超级计算机上进行的。

该研究由欧洲研究委员会、芬兰科学院和英国科学技术设施委员会资助。