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银河系那可爱而熟悉的漩涡，其对称的螺旋臂从中心隆起向外延伸，可能是来自一个较小星系超常撞击留下的伤疤。一项关于数十亿年星系演化的新计算机重演表明，银河系目前的形状很大程度上归功于与附近矮星系的相互作用。
人马座矮星系，于1994年首次被发现，是一个卫星星系，正在缓慢地被撕裂并被更大的银河系吞噬。然而，在这个过程中，人马座似乎一直在施加影响。匹兹堡大学、加州大学尔湾分校和佛罗里达大西洋大学的一组天体物理学家模拟了人马座在过去几十亿年的引力下落，以揭示矮星系可能对银河系产生的影响。[阅读更多关于银河系结构的信息。]
结果表明，影响是巨大的。在发表在9月15日《自然》杂志上的一项研究中描述的模拟显示，人马座激起了足够的涟漪，使一个光滑、圆形、旋转的星系盘演变成一个像银河系一样的螺旋星系。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）由此产生的星系扰动还在其外围产生了松散的恒星带，类似于银河系外围的一个被称为麒麟座环的特征。[请观看下方模拟视频。]
如果没有像人马座这样的卫星星系的影响，模拟的星系仍然是一个扁平、相当均匀的圆盘，与我们的星系几乎没有相似之处。“我们只是在孤立状态下运行圆盘，它基本上保持全局平滑，”匹兹堡大学天体物理学家、主要研究作者克里斯·珀塞尔说。“你肯定看不到任何螺旋臂的形成。” 如果不是因为人马座，那么银河系可能永远不会呈现出其熟悉的漩涡状形态。
该研究表明，当大型星系在所谓的次要合并中吞噬其较小的邻居时这种合并在整个宇宙中都很常见，星系相互作用中的“霸凌者”也并非毫发无损。“我们早就知道，次要合并会对它们的主星系产生可见的影响，”多伦多大学邓拉普天文与天体物理研究所的天体物理学家大卫·劳说，他没有参与这项新研究。“但这是我们首次能够在一个特定的次要合并和一个特定的影响之间建立良好的联系。”
矮星系超乎寻常的影响力源于这样一种假设：尽管今天的人马座质量仅为银河系质量的一小部分，但它曾经应该位于一个巨大的暗物质茧中，即暗物质晕，其质量约为太阳的1000亿倍。（暗物质是一种神秘的、被理论化的物质，据认为它占宇宙质量的四分之一，约为普通物质的五倍。）人马座与银河系的合并并非简单的碰撞——在过去的几十亿年中，矮星系一直沿着环形、螺旋形的向内轨道运行，这使其反复与银河系接触。当人马座接近银河系，穿过其圆盘，然后再次绕回时，人马座的暗物质晕会两次撞击银河系平面，将圆盘撞歪并搅动螺旋臂的形成。
“我们对整个圆盘造成了剧烈的扰动——至少在最近两次撞击中，它是直冲下来的，”珀塞尔在谈到人马座在模拟中围绕和穿过银河系的曲折路径时说。“如果一个星系的撞击像我们认为的人马座那样巨大，你就真的无法避免造成螺旋结构。”
宇宙中各处的螺旋星系是否都因类似的事件而呈现出独特的形状，或者其他效应是否会触发螺旋臂的形成，这仍有待观察。“我的感觉是，这不应该是一个必要条件，”劳说。“人们仍在试图弄清楚究竟是什么驱动了螺旋结构的演化。从模拟的基础上来看，似乎并不需要卫星星系的撞击。”
另一个潜在的案例研究位于仅250万光年之外。珀塞尔说，他和他的同事可能很快会将注意力转移到仙女座星系，它是离银河系最近的螺旋星系类似物。“我们有兴趣了解这些事件在更大的范围内有多普遍，”他说。也许，毕竟，一次相对较近的星系合并是造成仙女座星系结构——以及无数其他星系结构——的原因。