引力理论指出M31和银河系历史上发生过碰撞
我们的银河系和仙女星系可能在100亿年前经历过一次碰撞，留下的证据只能够用各种引力理论来进行解释，圣安德鲁斯大学的一个包括赵洪生博士在内的科学家团队本周在苏格兰召开的皇家天文学会年会上报告称。
仙女星系M31。影像提供：Adam Evans.
赵本周在苏格兰召开的皇家天文学会年会上报告称，这项研究寻求为矮星系和气体流以及恒星形成和银河系垂直的盘的形状中的“宽广的极结构”发现一个解释。仙女星系也有相似的结构。两者都不是特别地不寻常--我们在其它星系周围也观测到相似的“极环”，当它们和其它星系之间经历了碰撞和密近碰撞之后，引力潮汐力从sideswiping星系中吸出了气体。这些气体形成一个尾巴，最终联合产生小的卫星星系，被称为潮汐矮星系。
这种图景的唯一问题是，据具有暗物质晕的星系的标准照片，银河系和仙女星系曾经经历一次密近碰撞。事实上，我们将在30亿年左右的时间里和仙女星系发生碰撞。因此，极环来自哪里？暗物质仍然是一个争论不休的话题。我们观察，我们指的东西是它的引力效应，诸如星系内恒星的自转，或者碰撞的星系团内质量的分布，但我们既不能看到暗物质本身，也不能检测它。
国际空间站上搭载的阿尔法磁谱仪在探测银河系中心附近湮灭的暗物质粒子产生的伽马射线或者带电粒子时获取了试验证据，但一些科学家仍然持怀疑态度。自从1983年，以色列的维兹曼研究所的莫德海·米尔哥罗姆提出的引力理论逐渐地。被称为MOND（修正牛顿动力学），它描述了引力怎样在大尺度上的微小引力加速下产生不同的作用，去掉或者至少削弱了宇宙内暗物质的需要。
通过应用MOND解释本星系群（由银河系，仙女星系，M33和矮星系组成）内星系的运动 ，并且不加上暗物质，赵的团队得到了一个惊人的发现：如果MOND是正确的，那么银河系和仙女星系以前曾经碰撞过，百亿年前的瞬间一击。这将解释我们今天在两个星系周围观测到的极环结构。
MOND预测的仙女星系和银河系的运动。百亿年前，它们发生过一次密近碰撞，现在M31正在开始向后转。影像提供：Fabian Lueghausen/University of Bonn.
“在标准框架下，它们不能发生这样的密近碰撞，”斯特拉斯堡天文台的贝努特·法美意博士说，他是研究团队的成员之一。“这是很重要的一点，因为如果我们确认必需借助过去的碰撞才能来解释银河系和仙女星系内的卫星盘，那么不可能再唤起一个暗物质晕来再次产生相同的力量，因为和暗物质粒子的动力学摩擦会触发一次合并。”
显然，银河系还没有和仙女星系合并，因此ＭＯＮＤ完美地解释了极环结构的存在，而暗物质理论无法解释。“在标准暗物质图景里，我们不能获得对我们在本星系群里观测到的东西的一致了解，但在ＭＯＮＤ理论下，一切都更有意义，”帕维尔·克鲁帕教授补充道，他也是团队成员之一，来自波恩大学。“潮汐矮星系的质量太低，无法捕捉到足够暗物质，因此虽然它们显示出暗物质效应－它们内部的恒星和气体似乎移动得太快－必须唤起更强的引力，这确实是ＭＯＮＤ理论给予我们的。”
如果正确，那么ＭＯＮＤ可能挖掘出了银河系的隐秘历史的一部分－巨大的密近撞击，这种撞击将在未来约３０亿年里再次发生，当仙女星系和银河系彼此靠近。虽然暗物质理论和ＭＯＮＤ理论之间的暗战将持续一段时间，两者都肯定，另一次碰撞是不可避免的。然而，这种碰撞怎样发生可能是不同的，取决于你选择的理论。暗物质预言直接的碰撞和合并，或者至少是在两个星系最终合并联结之前的一系列快速的飞掠。另一方面，ＭＯＮＤ预言另一次撞击，仅仅扰动了两个星系，从每一个星系拉出的气体中产生了更多的潮汐矮星系。“然而，银河系和仙女星系将再次分开，它们在一段时间里将继续这种舞蹈，”克鲁帕说。
赵补充道，“星系在ＭＯＮＤ理论中要稀薄得多，清瘦得多，他们仅仅具有小型的盘结构，不堪重负一个肥胖的晕，这将组织星系彼此飞掠。”
然而，最终，两个模型都预言它们将合并，但如果你相信ＭＯＮＤ，那么合并所需要的时间可能会略微长一点。
（全文完）