天文学家说，他们已经解决了一个挑战我们对宇宙如何演化的理解的突出问题--围绕银河系运行的微弱卫星星系的空间分布。这些卫星星系表现出一种奇怪的排列方式--它们似乎位于一个巨大的薄旋转平面上--被称为"卫星平面"。
这种看似不太可能的排列方式让天文学家困惑了50多年，导致许多人质疑标准宇宙学模型的有效性，该模型试图解释宇宙如何变成今天的样子。
现在，由英国达勒姆大学和芬兰赫尔辛基大学联合领导的新研究发现，卫星的平面会随着时间的推移而消解，就像恒星星座也会发生变化一样。
他们的研究消除了卫星平面对宇宙学标准模型所提出的挑战。这个模型解释了宇宙的形成，以及我们现在看到的星系是如何在冷暗物质的团块中逐渐形成的--这是一种神秘的物质，约占宇宙的27%。这些发现于12月19日发表在《自然-天文学》杂志上。
银河系11个经典卫星星系的位置和轨道，"正面"（顶部）和"边缘"（底部）的投影，综合了过去和未来10亿年的情况。右图是左图的放大图。黑点标志着银河系的中心，箭头标志着卫星的观测位置和行进方向。虽然它们目前排在一个平面上（由灰色的水平线表示），但随着卫星沿其轨道的移动，这个平面很快就会消失。资料来源：Till Sawala/Sibelius合作项目
银河系的卫星似乎被安排在一个令人难以置信的穿透银河系的薄平面上，而且奇怪的是，它们也在一个连贯的、长寿的圆盘中盘旋。没有任何已知的物理机制可以使卫星成为平面。相反，人们认为卫星星系应该排列成一个大致的圆形配置，追踪暗物质。
自从20世纪70年代发现卫星星系的平面以来，天文学家试图在现实的超级计算机模拟中找到类似的结构，跟踪宇宙从大爆炸到现在的演变，但没有成功。卫星的排列无法得到解释，这使得研究人员认为星系形成的冷暗物质理论可能是错误的。然而，在这项最新研究中，天文学家使用了欧洲航天局GAIA空间观测站的新数据。GAIA正在绘制银河系的六维地图，为我们银河系中约10亿颗恒星（约占总数的百分之一）及其伴生系统提供精确的位置和运动测量。
这些数据使科学家们能够将卫星星系的轨道投射到过去和未来，并看到该平面在几亿年内形成和消解--在宇宙时间中仅仅是一眨眼的时间。
研究人员还搜索了新的、量身定做的宇宙学模拟，寻找卫星平面的证据。他们意识到，以前基于模拟的研究由于没有考虑到卫星与银河系中心的距离而被误导，这使得虚拟的卫星系统看起来比真实的卫星系统要圆得多。考虑到这一点，他们发现了几个虚拟银河系，它们拥有一个与通过望远镜看到的卫星星系非常相似的平面。
研究人员说，这消除了对宇宙学标准模型有效性的主要反对意见之一，意味着暗物质的概念仍然是我们理解宇宙的基石。
研究报告的共同作者、英国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-弗伦克教授说。"银河系的卫星星系在天空中的奇怪排列让天文学家困惑了几十年，以至于它被认为对宇宙学的正统观念构成了深刻的挑战。但是，由于GAIA卫星的惊人数据和物理学定律，我们现在知道，这个平面只是一个偶然的排列，是在正确的时间出现在正确的地点的问题，就像天空中的星座一样。10亿年后再来，它就会解体，就像今天的星座一样。"
"我们已经能够消除对冷暗物质理论的主要突出挑战之一。它继续为我们宇宙的演变提供了一个非常忠实的描述"。研究主要作者、赫尔辛基大学的Till Sawala博士说。"卫星的平面确实令人匪夷所思。也许这并不奇怪，一个持续了近50年的谜题需要各种方法的组合来解决它--以及一个国际团队来共同解决。"