“宇宙平面”揭示本地星系团外暗物质分布，解释银河系与M31相对运动规律

一. 研究亮点

发现：在当地星系团（银河系 + M31 + 近几十个较小星系）外的暗物质与普通物质呈现一条延伸数千万光年的“平面”结构，平面上下为巨大的空洞。

意义：该平面式分布是解释附近星系运动与当地质量分布的唯一合理方案，首次将暗物质在本地宇宙的分布与星系速度做出一致的模型。

发表：《Nature Astronomy》2026年1月刊。

受约束模拟系综后期平均密度的各种投影，并由宇宙平均密度归一化。图片来源：自然天文学（2026年）

二. 背景

1929 年，爱德温·哈勃观测到几乎所有星系相对银河系都在远离——宇宙膨胀与大爆炸理论的首要证据。

但近邻马祖里亚（M31）以约100 km/s 的速度逼近我们，长期以来一直是星系动力学的“难题”。

近 50 年来，天文学家一直在思考：为何除 M31 外的大多数近距离星系在当地星系团的引力下仍旧遵循哈勃–利梅特定律（Hubble–Lemaître law）而显得“缺少影响”。

三. 仿真方法

起点：从宇宙微波背景（CMB）观测得到的早期宇宙质量分布作为初始条件。

演化：利用格罗宁根 Kapteyn 研究所的强大计算机，演化至当下，重建本地星系团（银河系与马祖里亚）的质量、位置与速度，以及 31 个本地星系团外星系的空间分布与速度。

结果：产生了与我们真实宇宙环境“完全相同”的虚拟双胞胎（virtual twins），准确重现了观测星系的速度与分布。

四. 关键发现

31 个邻近星系的速度均与哈勃定律高度一致，形成了一条“平面式”暗物质大尺度结构。

该结构的存在为本地星系运动提供了新的动力学解释：

质量平衡：位于平面内的星系受到当地星系团引力的拉扯，但平面内更远处的质量与当地质量相互抵消，投注pp使得星系沿平面向外加速。

空洞缺失：理论上若星系在空洞处向我们靠拢，则无星系存在，因而观测不到这类运动，导致我们只能看到向外运动的星系。

“这是我们首次评估银河系与马祖里亚附近暗物质的分布与速度。” —— Ewoud Wempe，格罗宁根 Kapteyn 研究所博士生（Lead Researcher） “我们检验了所有可能的早期宇宙局部配置，最终得到一个与当今宇宙学模型以及本地环境动力学相一致的模型。”

“在过去几十年里，天文学家一直在尝试解决这一问题，但从未成功。” —— Amina Helmi，格罗宁根大学 Amina Helmi 教授 “看到仅凭星系的运动就能推断出对应的质量分布，令人振奋。”

五. 研究团队

Ewoud Wempe（博士生，Kapteyn Institute）

Professor Amina Helmi（格罗宁根大学）

合作者来自德国、法国与瑞典（具体团队成员见原文）。

六. 未来展望

该模型为即将到来的欧洲空间局“Juice”与 NASA “Europa Clipper” 等探测木星冰壳卫星的任务提供了更精确的本地宇宙动力学背景。

未来将进一步完善暗物质与星系分布的 3D 模型，并检验其它本地星系团的运动特征。

勇编撰自论文"The mass distribution in and around the Local Group".Nature Astronomy.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。