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銀河系那可愛而熟悉的漩渦，其對稱的螺旋臂從中心隆起向外延伸，可能是來自一個較小星系超常撞擊留下的傷疤。一項關於數十億年星系演化的新計算機重演表明，銀河系目前的形狀很大程度上歸功於與附近矮星系的相互作用。
人馬座矮星系，於1994年首次被發現，是一個衛星星系，正在緩慢地被撕裂並被更大的銀河系吞噬。然而，在這個過程中，人馬座似乎一直在施加影響。匹茲堡大學、加州大學爾灣分校和佛羅里達大西洋大學的一組天體物理學家模擬了人馬座在過去幾十億年的引力下落，以揭示矮星系可能對銀河系產生的影響。[閱讀更多關於銀河系結構的資訊。]
結果表明，影響是巨大的。在發表在9月15日《自然》雜誌上的一項研究中描述的模擬顯示，人馬座激起了足夠的漣漪，使一個光滑、圓形、旋轉的星系盤演變成一個像銀河系一樣的螺旋星系。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）由此產生的星系擾動還在其外圍產生了鬆散的恆星帶，類似於銀河系外圍的一個被稱為麒麟座環的特徵。[請觀看下方模擬影片。]
如果沒有像人馬座這樣的衛星星系的影響，模擬的星系仍然是一個扁平、相當均勻的圓盤，與我們的星系幾乎沒有相似之處。“我們只是在孤立狀態下執行圓盤，它基本上保持全域性平滑，”匹茲堡大學天體物理學家、主要研究作者克里斯·珀塞爾說。“你肯定看不到任何螺旋臂的形成。” 如果不是因為人馬座，那麼銀河系可能永遠不會呈現出其熟悉的漩渦狀形態。
該研究表明，當大型星系在所謂的次要合併中吞噬其較小的鄰居時這種合併在整個宇宙中都很常見，星系相互作用中的“霸凌者”也並非毫髮無損。“我們早就知道，次要合併會對它們的主星系產生可見的影響，”多倫多大學鄧拉普天文與天體物理研究所的天體物理學家大衛·勞說，他沒有參與這項新研究。“但這是我們首次能夠在一個特定的次要合併和一個特定的影響之間建立良好的聯絡。”
矮星系超乎尋常的影響力源於這樣一種假設：儘管今天的人馬座質量僅為銀河系質量的一小部分，但它曾經應該位於一個巨大的暗物質繭中，即暗物質暈，其質量約為太陽的1000億倍。（暗物質是一種神秘的、被理論化的物質，據認為它佔宇宙質量的四分之一，約為普通物質的五倍。）人馬座與銀河系的合併並非簡單的碰撞——在過去的幾十億年中，矮星系一直沿著環形、螺旋形的向內軌道執行，這使其反覆與銀河系接觸。當人馬座接近銀河系，穿過其圓盤，然後再次繞回時，人馬座的暗物質暈會兩次撞擊銀河系平面，將圓盤撞歪並攪動螺旋臂的形成。
“我們對整個圓盤造成了劇烈的擾動——至少在最近兩次撞擊中，它是直衝下來的，”珀塞爾在談到人馬座在模擬中圍繞和穿過銀河系的曲折路徑時說。“如果一個星系的撞擊像我們認為的人馬座那樣巨大，你就真的無法避免造成螺旋結構。”
宇宙中各處的螺旋星系是否都因類似的事件而呈現出獨特的形狀，或者其他效應是否會觸發螺旋臂的形成，這仍有待觀察。“我的感覺是，這不應該是一個必要條件，”勞說。“人們仍在試圖弄清楚究竟是什麼驅動了螺旋結構的演化。從模擬的基礎上來看，似乎並不需要衛星星系的撞擊。”
另一個潛在的案例研究位於僅250萬光年之外。珀塞爾說，他和他的同事可能很快會將注意力轉移到仙女座星系，它是離銀河系最近的螺旋星系類似物。“我們有興趣瞭解這些事件在更大的範圍內有多普遍，”他說。也許，畢竟，一次相對較近的星系合併是造成仙女座星系結構——以及無數其他星系結構——的原因。