天文學家說，他們已經解決了一個挑戰我們對宇宙如何演化的理解的突出問題–圍繞銀河系運行的微弱衛星星系的空間分佈。這些衛星星系表現出一種奇怪的排列方式–它們似乎位於一個巨大的薄旋轉平面上–被稱為”衛星平面”。

這種看似不太可能的排列方式讓天文學家困惑了50多年，導致許多人質疑標準宇宙學模型的有效性，該模型試圖解釋宇宙如何變成今天的樣子。

現在，由英國達勒姆大學和芬蘭赫爾辛基大學聯合領導的新研究發現，衛星的平面會隨著時間的推移而消解，就像恆星星座也會發生變化一樣。

他們的研究消除了衛星平面對宇宙學標準模型所提出的挑戰。這個模型解釋了宇宙的形成，以及我們現在看到的星係是如何在冷暗物質的團塊中逐漸形成的–這是一種神秘的物質，約佔宇宙的27%。這些發現於12月19日發表在《自然-天文學》雜誌上。

銀河系11個經典衛星星系的位置和軌道，”正面”（頂部）和”邊緣”（底部）的投影，綜合了過去和未來10億年的情況。右圖是左圖的放大圖。黑點標誌著銀河系的中心，箭頭標誌著衛星的觀測位置和行進方向。雖然它們目前排在一個平面上（由灰色的水平線表示），但隨著衛星沿其軌道的移動，這個平面很快就會消失。資料來源：Till Sawala/Sibelius合作項目

銀河系的衛星似乎被安排在一個令人難以置信的穿透銀河系的薄平面上，而且奇怪的是，它們也在一個連貫的、長壽的圓盤中盤旋。沒有任何已知的物理機制可以使衛星成為平面。相反，人們認為衛星星系應該排列成一個大致的圓形配置，追踪暗物質。

自從20世紀70年代發現衛星星系的平面以來，天文學家試圖在現實的超級計算機模擬中找到類似的結構，跟踪宇宙從大爆炸到現在的演變，但沒有成功。衛星的排列無法得到解釋，這使得研究人員認為星系形成的冷暗物質理論可能是錯誤的。然而，在這項最新研究中，天文學家使用了歐洲航天局GAIA空間觀測站的新數據。GAIA正在繪製銀河系的六維地圖，為我們銀河系中約10億顆恆星（約佔總數的百分之一）及其伴生系統提供精確的位置和運動測量。

這些數據使科學家們能夠將衛星星系的軌道投射到過去和未來，並看到該平面在幾億年內形成和消解–在宇宙時間中僅僅是一眨眼的時間。

研究人員還搜索了新的、量身定做的宇宙學模擬，尋找衛星平面的證據。他們意識到，以前基於模擬的研究由於沒有考慮到衛星與銀河系中心的距離而被誤導，這使得虛擬的衛星系統看起來比真實的衛星系統要圓得多。考慮到這一點，他們發現了幾個虛擬銀河系，它們擁有一個與通過望遠鏡看到的衛星星系非常相似的平面。

研究人員說，這消除了對宇宙學標準模型有效性的主要反對意見之一，意味著暗物質的概念仍然是我們理解宇宙的基石。

研究報告的共同作者、英國杜倫大學計算宇宙學研究所奧格登基礎物理學教授卡洛斯-弗倫克教授說。”銀河系的衛星星系在天空中的奇怪排列讓天文學家困惑了幾十年，以至於它被認為對宇宙學的正統觀念構成了深刻的挑戰。但是，由於GAIA衛星的驚人數據和物理學定律，我們現在知道，這個平面只是一個偶然的排列，是在正確的時間出現在正確的地點的問題，就像天空中的星座一樣。10億年後再來，它就會解體，就像今天的星座一樣。”

“我們已經能夠消除對冷暗物質理論的主要突出挑戰之一。它繼續為我們宇宙的演變提供了一個非常忠實的描述”。研究主要作者、赫爾辛基大學的Till Sawala博士說。”衛星的平面確實令人匪夷所思。也許這並不奇怪，一個持續了近50年的謎題需要各種方法的組合來解決它–以及一個國際團隊來共同解決。”