根據大多數物理學家的觀點，宇宙學標準模型描述了宇宙是如何產生的。波恩大學的研究人員現在研究了這個模型中星系的演變，發現與實際觀測結果有相當大的差異。蘇格蘭聖安德魯斯大學和捷克查理大學的科學家們也參與了這項研究。這些結果現在已經發表在《天體物理學雜誌》上。

從地球上可見的大多數星係都類似於一個中心加厚的平盤。然而，根據宇宙學標準模型，這種圓盤應該相當少地形成。這是因為在該模型中，每個星係都被一個暗物質的光環所包圍。這個光環是看不見的，但由於其質量，對附近的星系產生了強大的引力。波恩大學亥姆霍茲輻射與核物理研究所的Pavel Kroupa教授博士解釋說：“這就是我們不斷看到星系在模型宇宙中相互合併的原因。”

這位物理學家解釋說，這種碰撞有兩種影響。“首先，星系在這個過程中穿透，破壞了圓盤形狀。第二，它減少了合併所產生的新星系的角動量。”簡單地說，這大大降低了它的旋轉速度。旋轉運動通常能確保在這一過程中作用的離心力導致新盤的形成。然而，如果角動量太小，新的圓盤就根本不會形成。

在目前的研究中，Kroupa的博士生Moritz Haslbauer帶領一個國際研究小組，利用最新的超級計算機模擬研究宇宙的演變。這些計算基於宇宙學標準模型；它們顯示瞭如果這個理論是正確的，哪些星係到今天應該已經形成。然後研究人員將他們的結果與目前可能是地球上可見的真實宇宙的最準確的觀測數據進行了比較。

Haslbauer說：“在這裡，我們遇到了預測和現實之間的重大差異：顯然，盤狀星系的數量明顯多於理論所能解釋的數量。”然而，即使在今天的超級計算機上，模擬的分辨率也是有限的。因此，可能是在宇宙學標準模型中會形成的盤狀星系的數量被低估了。Haslbauer指出：“然而，即使我們考慮到這種影響，理論和觀測之間仍然存在著無法彌補的嚴重差異。”

對於標準模型的替代方案，情況則不同，它免除了暗物質。根據所謂的MOND理論（縮寫為”MilgrOmiaN Dynamics”），星係並不是通過相互合併而成長的。相反，它們是由旋轉的氣體雲形成的，這些氣體雲變得越來越凝練。在MOND宇宙中，星係也通過從其周圍吸收氣體而成長。然而，在MOND中，完全成長的星系的合併是罕見的。Kroupa說：“我們在波恩和布拉格的研究小組已經獨特地開發了在這個替代理論中進行計算的方法，”他也是波恩大學”建模”和”物質”跨學科研究單位的成員。“MOND的預測與我們實際看到的一致。”

對標準模型的挑戰

然而，即使有了MOND，星系生長的確切機制也尚未被完全理解。此外，在MOND中，牛頓的重力定律在某些情況下並不適用，而是需要用正確的定律來代替。這將對物理學的其他領域產生深遠的影響。“儘管如此，MOND理論解決了所有已知的銀河系外宇宙學問題，儘管它最初的製定只針對星系，”參與這項研究的Indranil Banik博士說。“我們的研究證明，今天的年輕物理學家仍然有機會為基礎物理學做出重大貢獻，”Kroupa補充道。