許多大型星系——包括我們的銀河系——都圍繞著一群較小、較暗的伴星系：矮星系。有些可能幾乎與宇宙本身一樣古老，是古老恆星的孤立島嶼，它們從未設法吸積到更大的星系上；另一些則更年輕，誕生於碰撞並相互撕裂的更大星系被撕碎的殘骸。無論任何給定的矮星系是原始的構建塊還是星系合併後期的殘餘物，研究這些微小的天體可以說是瞭解星系和其他大型宇宙結構如何出現、相互作用和增長的最佳方式之一。反過來，研究大規模結構是我們理解我們所處宇宙基本規則的最佳方式之一。
在某些方面，觀察矮星系圍繞其較大的宿主星系執行，有點像觀察蜜蜂在蜂巢周圍嗡嗡作響。矮星系就像蜜蜂一樣，它們的飛行看起來漫無目的——上上下下，左左右右，沒有任何明顯的韻律或理由。但兩者都有一種隱藏的秩序。蜜蜂在風流中穿梭於蜂巢周圍，風流攜帶著花朵和資訊素的氣味，而矮星系的軌道部分由更神秘的東西決定：暗物質的引力。這種理論上的、看不見的物質更多的是被感覺到而不是被看到，因為它不發光；我們推斷其存在的唯一方式是透過它如何扭曲周圍的空間。粗略的分佈圖表明，暗物質形成了一種宇宙網，其中大小星系都透過引力粘附在暗物質的絲狀結構和薄片上。“我們有這個暗物質網，它從各個角度和方向為宿主星系提供物質，這就是為什麼我們發現這些矮星系有如此多不同的軌道和運動，”巴塞爾大學的博士候選人奧利弗·穆勒說。
在週四發表在《科學》雜誌上的一項新研究中，穆勒和同事繪製了 16 個矮星系圍繞半人馬座A星系“蜂巢”的運動軌跡，半人馬座A星系是一個距離銀河系 1000 多萬光年的大型星系。他們發現，半人馬座A星系的 14 個矮星系並沒有遵循隨機軌道，而是出人意料地排列共面，也就是說，它們共享同一個軌道平面——有點像蜜蜂在一個井然有序的環中圍繞蜂巢飛行。這種令人費解的配置——穆勒的模擬表明，偶然發生的機率僅為 0.5%——讓一些科學家開始質疑他們對這些衛星周圍的行為和環境的理解程度。穆勒說，如果在宇宙中的許多其他星系周圍都觀察到這種現象，那麼如此奇異的共面矮星系甚至可能挑戰宇宙學家對宇宙的“Lambda 冷暗物質”(LCDM) 概念——這是用於解釋星系和星系團如何出現和演化的標準模型。
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但是，儘管這項新研究強調了排列共面矮星系的稀有性，但之前已經觀察到過這種配置。事實上，流行的理論表明，每 10 個矮星系中就應該有一個具有某種排列方式；至少計算機模擬是這樣表明的。
英格蘭達勒姆大學的宇宙學家卡洛斯·弗蘭克說，這種特殊排列方式的獨特之處在於“這是在我們的本星系群（銀河系群）之外看到的這種配置的第一個例子，所以這非常有趣”。弗蘭克指出，已經在銀河系和仙女座星系中發現了共面矮星系，但半人馬座A星系周圍的 14 個矮星系是首次觀察到圍繞更遙遠星系執行的矮星系。
在他們的研究中，穆勒和他的團隊認為，如果矮星系的共面排列很普遍，這將對 LCDM 模型構成值得重視的挑戰——該模型預測矮星系的隨機分佈。簡而言之，發現許多共面排列將表明，我們對暗物質已經有限的理解甚至比以前認為的還要不完整。弗蘭克本人並不完全信服，他指出 LCDM 模型仍然與過去幾十年來的絕大多數觀測結果非常吻合。“標準模型執行良好，”弗蘭克說。“為什麼它會突然停止呢？這很有趣，但目前還不是一個威脅宇宙學正規化的挑戰。”
不幸的是，要對矮星系進行更完整的普查需要數十年時間。觀察矮星系的運動極其微妙，很大程度上是因為我們更容易測量遠離或朝向我們在天空中移動的遙遠物體的速度，而不是那些在天球上橫向移動的物體。顧名思義，矮星系非常小而暗淡，這使得在離銀河系越遠的地方發現它們就越具挑戰性。所有這些效應都會使觀測資料產生偏差，使情況變得模糊不清，以至於共面性或無序性的清晰趨勢變得難以看清。唯一的解決辦法是使用多種重疊且耗時的方法來尋找和研究近的和遠的矮星系。
與此同時，像這些有趣的觀測結果實際上可能比取代 LCDM 模型更能證實其成功。德克薩斯大學奧斯汀分校的天體物理學家邁克爾·博伊蘭-科爾欽是《科學》雜誌上隨附評論的作者，他說標準模型以前克服過類似的挑戰。“LCDM 已經面臨許多考驗，並且仍然是標準的宇宙學模型；我預計衛星平面也會是這種情況，”他說。“但是，我也認為充分調查所有潛在的不一致之處至關重要。這是我們提高對理論的信心的唯一途徑，或者在極少數情況下，找到需要進行根本性修正的缺陷。”
作為他的論文工作的一部分，穆勒計劃在未來幾個月內使用智利的暗能量相機研究半人馬座A星系系統，希望能找到更多的矮衛星。另外十幾個左右的非共面軌道可能會使報告的趨勢消失。但就目前而言，他對這種奇特現象感到興奮，因為它實際上可能是常態。“這些系統不僅僅是異常值——它們看起來更常見。我認為我們必須非常重視這一點……我希望我們對這種結構進行進一步的研究。我想證明這不僅僅是一個巧合。”