银河系邻居仙女座大区有一堆卫星星系——它们奇怪地指向我们

摘要：我们邻近的仙女座星系（梅西耶 31 或 M31）似乎呈现出一种不平衡的卫星星系排列，这与科学模型相悖，难倒了天文学家，他们也试图弄清楚为什么这个星系中有这么多成员指向我们的方向。M31 最亮的 37 颗卫星中，除了一颗之外，其他所有卫星都位于仙女座大漩涡的一侧

我们邻近的仙女座星系（梅西耶 31 或 M31）似乎呈现出一种不平衡的卫星星系排列，这与科学模型相悖，难倒了天文学家，他们也试图弄清楚为什么这个星系中有这么多成员指向我们的方向。M31 最亮的 37 颗卫星中，除了一颗之外，其他所有卫星都位于仙女座大漩涡的一侧，正对着我们的银河系——奇怪的是梅西耶 110，它在仙女座星系的业余图像中很容易看到。

“M31 是我们所知道的唯一一个表现出如此极端不对称性的系统，”德国波茨坦大学物理与天文学研究所的 Kosuke Jamie Kanehisa 告诉 Space.com。

根据宇宙学的标准模型，宇宙中充满了巨大的暗物质云。在这些云中，仙女座大星系和我们的银河系等大型星系生长——它们通过与无数较小的矮星系合并而生长，这些星系被暗物质的引力拉进来。我们今天在大型星系周围看到的矮星系是这个形成过程的遗留物。根据这张“分层增长”的图片，这些矮卫星星系应该随机分布在更大的星系周围。然而，这并不是天文学家的发现。

正如哈勃太空望远镜在 2025 年早些时候证实的那样，M31 的很大一部分矮卫星局限于仙女座星系周围的平面，银河系周围也存在类似的卫星平面。还有初步证据表明，附近另一个星系 Centaurus A 周围有一架卫星飞机。对于更远的星系，很难找到暗淡的矮星系并测量到它们的距离，因此天文学家无法确定这些系统在做什么。然而，即使是科学家们已经确认的卫星平面也很难用宇宙学的标准模型来解释。

而现在，M31 及其卫星变得更加神秘，几乎所有的卫星都位于 M31 面向银河系的一侧。

Kanehisa 以及他在波茨坦的同事 Marcel Pawlowski 和 Noam Libeskind 的新模拟表明，根据宇宙学的标准模型，出现这种不平衡排列的几率小于 0.3%。然而，离我们最近的星系正在击败这些困难。那么，什么时候巧合只是巧合，什么时候它会打开一扇通往更深层次谜团的窗户呢？

这些矮星系都以不同的速度和距离围绕 M31 运行;再过十亿年，它们将更加分散。因此，从表面上看，目前的对齐只能被视为巧合。然而，这种巧合发生的概率很低，这意味着科学家们很难相信这种巧合。

如果宇宙中的某物以某种方式出现，通常是因为某件事导致它变成那样。尽管如此，到目前为止还没有确凿的证据指向任何特定的解释，除了要让这种对齐现在出现，其原因必须是最近的。

“以下是猜测，但我预计 M31 系统与宇宙学预期不一致背后的根本原因是一些独特的吸积历史，”Kanehisa 说。“我们今天看到M31的卫星处于这种不稳定的配置中，这—--至少可以说是奇怪的，这至少可以说是奇怪的——这可能表明许多卫星最近坠落，这可能与仙女座大星系被认为在大约2到30亿年前经历的重大合并有关。”

这次重大合并涉及一个中型星系被更大的仙女座星系吞噬。哈勃太空望远镜最近对仙女座大星系的深入研究已经能够追踪到合并后在M31中留下的无序现象：从星系中蚕食的恒星流被M31吃掉，并产生了恒星形成的爆发。然而，即使矮星系是最近到达的星系，落后于星系合并，它仍然不能完全解释为什么它们都位于 M31 面向我们银河系的一侧。

另一个想法是，嗯，M31 我们这边的矮星系会不会真的指向了罪魁祸首？没那么快。如果我们的银河系确实起到了作用，那么我们可能会预期我们的矮卫星系统会向 M31 展示自己的不平衡性——但它们没有，而且两个星系之间的引力潮汐力不足以将 M31 的矮星拉入这种排列中。

关于 M31 卫星所表现出的不可能的不平衡性，也有一些需要注意的警告。

关于矮星系运动的准确数据已知，只有四颗 M31 的卫星（如果算上 IC 10，则为 5 颗，这是 M31 系统的一个有争议的成员），这意味着模拟可能有点粗糙。然而，天文学家的目标是在一两年内，随着盖亚天文测量任务的下一个数据集的发布，以高精度确定至少十几个M31矮星的运动。

Kanehisa说：“一旦我们有了更多具有适当运动的M31矮星样本，我们应该能够更好地研究观测到的不对称性的时间演变。换句话说，我们将能够更好地了解这种不平衡的对齐方式可以保持多长时间。

另一个需要注意的是，M31周围可能仍有许多更暗的、尚未被发现的卫星矮星系。我们知道这可能是这种情况，因为宇宙学的标准模型预测 M31 和我们的银河系周围应该有比我们目前发现的更多的矮卫星。这些未被发现的矮星很小，而且包含的恒星很少，因此很难识别。事实上，目前已知的围绕M31的最暗的矮星系，名为仙女座星系XXXV，是在M31的背面被发现的，并没有落入其他星系的不平衡模式。

Kanehisa说：“我们需要等待，看看全球不对称性是否会随着探测到较暗的矮星而持续存在，尽管如果我们发现只有较亮的矮星参与了不对称性，这也将引发关于它们起源的更多问题。