太阳系大背景进化史(2)

　　仰望星空，就能看到一条白色的光带划过夜空，罗马人称之为via lacteal——牛奶路。早在上世纪20年代，天文学家就知道这条光带是银河系的视野边界，而我们正生活在其中。银河系就像一个巨大的风车，其中包含了大量星云、气云和数以十亿亿计的恒星。人们曾经以为，银河系及其他类似星系都很安静：在无数世代之前形成了沉重而缓慢地旋转结构，并平平稳稳地步入了中年期。

　　但很快，人们就开始用新的眼光重新审视银河系。上世纪70年代和80年代初，新一代地面和空间望远镜开始绘制银河系图，波长涵盖从微波到X射线范围，揭示了其蕴含的无比丰富的内容。到本世纪，许多系统计划追踪观察了大部分天空的星系结构。这些星系极其巨大，之前还没有人注意过它们。近10年来，许多天文小组竞相建造强大的计算机，从宇宙到恒星群各级尺度模拟星系起源的模型。今年，智利的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)将以前所未有的精细水平来绘制星系图。

　　天文学家还在努力消化所有这些新的信息。尽管还存在一些分歧、不确定和未解的问题，但至今已无人能说，我们的宇宙是一潭死水。最新的银河系图显示，它是生于混沌成于风暴，目前仍处在一个汹涌骚乱的复杂状态中，它未来的命运注定是场灾难。

　　暗物质晕

　　银河系出生过程中事件发生的确切顺序至今仍有争议，但天文学家们都同意，故事是从暗物质开始。

　　暗物质遍布各处，人们看不见它们，至今也不知道它们究竟是什么，但它的质量要超过普通物质——恒星、气体及其他由原子构成的物质——大约5倍，人们只能通过它们施加于可见恒星和星系的万有引力来推断暗物质的存在。天文学家从上个世纪70年代就知道了银河系，就像其他星系一样，是个包裹着暗物质的巨大的茧;若没有其中心的暗物质，普通物质产生的万有引力不足以将星系凝聚在一起。

　　大约137亿年前的大爆炸后，万有引力在暗物质中造成了微小的不规则，这种不规则逐渐积累，在各个尺度形成了越来越稠密的团块。模拟显示，这种凝聚过程不断持续，变成了混乱的碰撞与合并。但在大爆炸后的10亿年内，情况还略为安定，某些暗物质团块看起来更像是围绕着银河系：一个大致的球形晕，跨越几百千秒差距(kiloparsecs，1千秒差距约3260光年)之遥，质量是太阳的1012倍，还有许多较小的次级晕，最小的质量只有地球那么大。

　　在这些暗物质晕内部，是稀薄的原始氢气和氦气的烟雾，被暗物质的万有引力拉扯着。又过了几亿年后，这些气体冷却下来，开始凝聚成恒星，成为创造银河系的原材料。但要模拟这一过程非常困难。加利福尼亚大学圣克鲁兹分校天文学家佩罗·马多说，暗物质只能解答万有引力的问题，而我们了解万有引力。要把普通物质组装成现在的星系结构的样子，还涉及到碰撞、耗散、冷却、加热和爆炸诸多过程。“这是非常复杂的。”

　　矮星系

　　难题之一就是那些次级的暗物质亚晕。虽然超过了一定质量，但却无法确定它们究竟有多大。它们要能把足够多的气体拉在一起形成恒星，变成矮星系。矮星系是一种由恒星和气体组成的不规则的整体，质量大约只有现在银河系的1%。如果情况确实如此，应该有数千个矮星系围绕银河系在旋转。而迄今为止，人们能观察到的矮星系只有24个。

　　看不到它们。比如Segue 1矮星系，是宇宙中最暗淡的星系，其所含暗物质是发光物质的上千倍。“我们非常希望能发现那些几乎不发光的矮星系。”加利福尼亚大学圣克鲁兹分校天文学家康妮·洛克希说，“这些矮星系能告诉我们一个临界质量，低于临界质量的暗物质亚晕不能形成恒星和主星系。”

　　另一个可能的解释是，某些亚晕太小而无法形成恒星，也就变得完全黑暗。要想找到这种暗物质的亚星系团，天文学家要在矮星系或恒星流附近发现它们的万有引力效应，而这至今未能令人信服地观察到。“我们渴望找到一个内部没有任何星系的暗物质亚晕。”洛克希说。

　　除此之外还有其他解释，比如确实形成了更多矮星系，但由于第一代恒星质量非常大、非常热而且发生了爆炸，吹走了所有气体和恒星，只剩下了那些质量最大的亚晕。