旋涡星系拥有由数十亿颗恒星组成的蜿蜒而壮观的旋臂，是宇宙中最美丽的景象之一。我们自己的银河系就是一个旋涡星系，然而这类旋转的星系团在宇宙中一个被称为超星系平面的区域却相对稀少。一组天体物理学家认为，没有明显中心的明亮椭圆星系比旋转星系更常见，这是因为平面内部和外部环境的密度不同。这些发现被描述在11 月 20 日发表在《天文学自然》期刊上的研究中。
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抚平旋臂
超星系平面是宇宙中一个扁平的结构，横跨近十亿光年。我们自己的银河系就嵌入在这个平面中，其宽度约为 10 万光年。该平面中有数十个巨大的、没有旋臂的星系团，称为椭圆星系，但具有旋涡状盘面的星系却少得多。
根据新研究，椭圆星系和盘状星系分布的差异是一种自然现象。在平面内，星系会频繁地与其他星系发生相互作用和合并，因为该区域非常拥挤。这种星系拆迁赛会将旋涡星系转化为椭圆星系。旋臂被抹平，椭圆星系内部结构缺乏以及暗物质的存在会导致超大质量黑洞的增长。由于暗物质的质量大于其他一切，它有能力塑造新形成的椭圆星系，并倾向于指导中心黑洞的增长。
根据NASA 的说法，椭圆星系中的恒星也围绕核心以随机方向运行，并且通常比旋涡星系中的恒星更年长。
在远离平面的宇宙区域，星系可以相对孤立地演化。这种孤立有助于它们保持其旋涡状结构。
“超星系平面中星系的分布确实非常引人注目，”该研究的合著者、英国杜伦大学天体物理学家卡洛斯·弗兰克在一份声明中说。“这虽然罕见，但并非完全反常：我们的模拟揭示了星系形成的细节，例如通过星系合并将旋涡星系转化为椭圆星系。”
星系时间机器
在该研究中，该团队使用了一个名为“模拟本地宇宙之外” (Simulations Beyond the Local Universe) 的超级计算机模拟。它追踪了宇宙从大约大爆炸时期到现在的 138 亿年的演化。
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大多数宇宙学模拟考虑的是宇宙的随机区域，这些区域无法与其他观测结果直接比较。相反，SIBELIUS 旨在精确重现空间中观测到的结构，包括超星系平面。据该团队称，最终的模拟与通过望远镜观测到的我们的宇宙高度一致。
弗兰克说：“该模拟表明，我们基于宇宙大部分质量是冷暗物质这一思想的标准模型，能够重现宇宙中最引人注目的结构，包括银河系所在的壮观结构。”
自 20 世纪 60 年代以来，科学家们一直在研究椭圆星系和旋涡星系的分离。这种划分在宇宙学家、2019 年诺贝尔奖得主吉姆·皮布尔斯教授最近编制的一份宇宙异常清单中占有重要地位。
“巧合的是，去年 12 月我在杜伦大学参加了一个纪念吉姆·皮布尔斯的研讨会，他在讲座中提出了这个问题，”该研究的合著者、芬兰赫尔辛基大学天体物理学家蒂尔·萨瓦拉在一份声明中说。“我意识到我们已经完成了一个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在这种独特的宇宙环境中也同样适用。”
