http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-06-25
原标题：“不服”标准模型？——银河系边缘星系群让经典理论遭遇挑战
本报记者 张梦然 综合外电
一个国际科学家小组近日发布报告称，银河系边缘临近仙女座的矮卫星星系群，其形成与行为不符合目前公认的星系形成标准模型。这一发现，意味着一直被奉为物理学经典的宇宙标准模型理论，其权威性将遭受质疑。
所谓的宇宙“标准模型”，是广泛被接受的关于宇宙起源和演化范式的理论，在上世纪40年代由伽莫夫、阿尔芬和赫尔曼提出。该理论认为，宇宙是一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。多年来，“标准模型”一直被公认为描述宇宙起源与进化的权威理论。
但据物理学家组织网报道，这一理论在针对银河系边缘临近仙女座的矮卫星星系群的研究中，遇到了问题。
“特殊分子”已出现
此次国际研究小组的领导者、凯斯西储大学天文学系的博士后马塞尔·帕罗斯基表示，按照“标准模型”，银河系边缘临近仙女座的矮卫星星系群，应该有着确定的行为特征——即该星系群应在暗物质晕中形成，且将朝着任意的方向随机运动。
然而，实际观测的结果却是，矮卫星星系群及其围绕的星团和星云，都散布在一个被称为“麦哲伦平面”或“巨型极结构”的圆形平面当中，并朝着一个相同的方向运动。而仙女座中的情形亦如出一辙：近半数的卫星都处在“大仙女座平面”中。
“这一点非常类似于太阳系中行星们围绕太阳公转。”帕罗斯基说。在他看来，这种结果不仅出乎意料，更向既有理论提出了挑战。
在研究过程中，帕罗斯基和其他13名来自6个不同国家的合作者，对新近刊发的三篇论述星系模型平面分布的论文进行了检验分析。文中涉及星系的表现都符合“标准模型”。不过帕罗斯基小组利用文中数据对矮卫星星系群的实际观察结果进行模拟分析时，却发现两者在本质上难以匹配——在计算机依照论文数据模拟出的数千种银河系变化中，只有一千多种与实际观测到的情形相符。而当研究人员依据实情修复了三篇论文中的误差之后，却发现再也无法推导出这些论文当初得到的那些结果。
“如果矮卫星星系群一个观测对象尚不够充分，那么我们还有仙女座——要知道找到这样一个拥有巨型卫星星群平面的星系的几率，只有不到十万分之一。”帕罗斯基说。
“标准模型”需要替代理论？
在研究小组另一位成员、法国斯特拉斯堡大学高级助理研究员波努瓦·法玛耶看来，之所以出现这种情况，原因在于“标准模型”中，包含着类似暗物质、暗能量等许多待证实的假定要素。离开了这些要素，标准模型就不能顺利而合理地解释真实观察到的现象了。
不过，一直以来这些假定要素都没有摆脱质疑。例如，被假定向星系提供质量以避免它们因自转而分崩离析的暗物质即便真的存在，那它也几乎无法解释平面结构的产生。
对此，包括法玛耶在内，有越来越多质疑“标准模型”功效的天体物理学家开始主张找寻新的替代理论。此次矮卫星星系群的研究者，就采用了“星系碰撞”理论来解释现实：两个星系发生碰撞后，其质量被剥离并像潮汐一样被抛到遥远的地方。这些质量碎片最终形成了矮卫星星系群。
“‘标准模型’下的星系必须包含暗物质，但‘潮汐星系’却相反。”研究小组成员、德国玻恩大学教授帕威尔·克罗帕说。在他看来，这无疑（向“标准模型”理论）提出了一个非常尖锐的冲突，其影响就像人们突然发现万有引力理论是错的一样。
当然，出于严谨，研究小组表示将展开进一步的研究，以确定是否还存在其他可能的替代理论。其研究报告即将刊登在英国《皇家天文学会月报》上。对于自身研究对经典理论产生的影响，他们认为这是科学每一次进步的必然过程。
“科学就是这样。一开始总对新生事物充满畏惧，但历史终将促使它敞开心扉，拥抱那些离经叛道的挑战者。”研究小组成员这样表示。
[中科网-科技日报]
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