银盘“翻转”？中国天文学家揭示隐藏在暗物质晕中的秘密

近日，天文学家发现银河系盘可能在过去经历过“翻转”——整个星系盘面被外来星系的潮汐力缓缓扭转，到今天恰好转过近90度，导致与暗物质晕主平面接近垂直这一独特姿态。这一发现意外地解开了另一个困扰学界多年的“卫星星系平面排列之谜”。

暗物质是宇宙中看不见的神秘物质，它通过引力主宰着星系的形成与演化。然而描绘暗物质晕的形状是天体物理学中极具挑战性的难题。在这项最新研究中，团队创新性地开发了一种数据驱动的动力学建模方法，结合我国郭守敬望远镜（LAMOST）提供的目前世界上最大的光谱晕星样本，成功绘制出16万光年范围内的银河系暗物质晕三维图像。

/ 核心发现：

垂直于银盘的暗物质晕

银河系的暗物质晕并非传统认为的球形或长椭球，而是一个略微扁平的三轴椭球。令人意外的是，暗物质晕的“长轴-中轴”构成的主平面与银河系盘面近乎垂直。这种独特的几何结构背后隐藏着一个巧妙的关联：该暗物质晕主平面可能与围绕银河系运行的数十个卫星星系所构成的“卫星星系平面”重合。天文学家早就发现，银河系周围的卫星星系没有随机分布，而是排列在一个垂直于银盘的平面上，这一现象长期以来难以在标准宇宙学模型中得到解释。基于此，研究团队提出了一个大胆的设想：银盘在过去曾发生了大角度的翻转。

/ 隐藏的纽带：

银盘的“翻转”和卫星星系的“列队”

研究团队推测，在数十亿年前，银盘、暗物质晕以及卫星星系原本处于同一平面。随后，一个或数个质量较小的星系与银河系并合，其引力像一只无形的巨手，对银盘施加了持续的潮汐力矩，导致整个银盘逐渐翻转，而外部巨大的暗物质晕和卫星星系则基本保持了原方向。这一物理图像自然地解释了为什么卫星星系平面与银盘垂直——它们原本共面，当银盘自己翻转后，我们就看到了这一奇观。该演化图景得到主流宇宙学数值模拟Auriga和TNG50的支持。

暗物质晕就像连接银盘和外围卫星星系的纽带，这项研究将暗物质晕的形状、卫星星系的排列以及银盘的演化历史这三个看似独立的现象，纳入同一解释框架，为理解银河系如何在宇宙环境中成长提供了新视角。朱玲研究员表示：“银河系并不是例外，它只是用一种罕见但合理的方式记录下自己动荡的成长史。”

未来，随着更强大的望远镜投入观测，天文学家将能进一步检验这一“银盘翻转”假说，并更精确地描绘出银河系的形成历史。该项研究由上海天文台、浙江大学、国家天文台、西湖大学、海南大学等天文学家合作完成。

论文链接 /

https://doi.org/10.1051/0004-6361/202557613

审核 / 苟利军、缓缓