原标题：根据模拟，银河系很独特，在可观测的宇宙中是百万分之一的存在

人类与自然的关系是反复的。起初，我们以为我们是宇宙的中心，太阳和整个宇宙围绕着我们这个小小的星球旋转。最终，我们意识到事实并非如此。几个世纪以来，我们发现，虽然地球和生命可能很罕见，但我们的太阳很正常，我们的太阳系也相对平淡无奇，甚至我们的银河系也是数十亿个螺旋星系之一，这种类型的星系占宇宙中星系的60%。

上图：一个孤独的类似银河系的星系，对于它的墙壁来说太大了。背景图像显示了暗物质（绿色和蓝色）和星系（这里被视为微小的黄色点）在立方体体积的一个薄片中的分布，我们希望在其中找到这样一个罕见的大质量星系。

但是，Illustris 的TNG模拟显示，银河系是很特殊的。

Illustris TNG 是一个正在进行的大规模模拟系列。目标是了解星系形成和演化背后的机制。据 Illustris TNG 网站介绍，这项工作是“一系列大型宇宙学磁流体动力学模拟”。到目前为止，该项目已经进行了三次试运行，每一次都比前一次更大、分辨率更高：TNG 50、TNG 100和TNG 300。每次运行也集中在星系形成的各个方面。TNG 300是最大的，它模拟了一个近3亿兆秒的区域，跨度超过10亿光年，包含数百万个星系。

基于 Illustris TNG 的新研究表明，我们的银河系是特殊的。但它的特殊之处并不仅仅在于它的内在品质。它与周围环境的关系很特别。

上图：TNG 50, TNG 100, 和 TNG 300。

这一发现发表在《皇家天文学会月报》上一篇基于 Illustris TNG 300 的新论文中。标题是“不同寻常的银河系--本地表系统：对自旋强度和排列的影响”。首席研究员米格尔·阿拉贡（Miguel Aragón）是一名计算宇宙学家，也是墨西哥国立自治大学国家天文台的助理教授。

Illustris TNG 模拟宇宙的大尺度结构。它展示了星系是如何排列在暗物质丝状物上的，这些暗物质丝状物在巨大的宇宙空间中编织。它显示的一些特征是宇宙墙，也被称为星系墙。它们是巨大的特征，其中一个被称为“武仙－北冕座长城”的墙是宇宙中已知的最大的结构，长100亿光年。

宇宙墙是由星系组成的。它们是细丝的一种亚型，但它们是扁平的，两边都有空隙。空隙似乎把墙壁挤压成扁平的形状。离银河系最近的宇宙墙被称为本地墙或本地表。

上图：这张来自TNG 50的图像显示了早期宇宙中红移三的宇宙气体的大规模结构。它显示了一个横跨15百万秒差距的空间区域，在那里，由气体细丝组成的宇宙网聚集在一起，为银河系的形成和生长提供了燃料。

本地表影响着银河系和其他附近星系如何绕其轴旋转。银河系的自转大约需要25000万年，研究表明，自转比银河系不在本地表附近时更为有序。

这项研究还表明，银河系是特殊的。虽然典型的星系相对于本地墙来说往往要小得多，但银河系相对于本地墙来说却惊人地大。根据研究，这是一种罕见的宇宙现象。

宇宙学家研究的一个特征是速度弥散。它描述了在一组天文物体的速度中有多少分散。速度分散在平均速度周围。银河系/本地墙附近物体的速度分散度很低，这意味着它们分散的距离平均值不远。

这对于银河系这样的大质量星系来说是不寻常的，在这样一个靠近本地墙的环境中。为了更好地理解这一点，研究人员在 Illustris TNG 300 中寻找银河系类似星系（MWA）。

他们发现 MWAs 在本地表的类似物中很少见。在模拟中，每160–200 Mpc^3的体积中只有一个。通过他们的研究，他们发现当地的寒冷环境是罪魁祸首。他们在论文中写道：“我们发现，像薄板一样的冷环境可以保存、放大或简化环境对星系角动量的影响。”

具体地说，本地表会影响银河系的自转。他们解释说：“……表和星系自旋之间有着特别强的对准。”他们补充道，在模拟中，靠近星系墙的星系具有低自旋参数。

他们认为，这一切都会影响星系的成长和融合。它导致在这些类型的宇宙邻域中质量较低的星系。这就是为什么质量很高的银河系如此不寻常的原因，也是为什么模拟在高达200立方百万秒差距的空间中只发现了一个类似的银河系。

上图：研究中的这张图显示了速度扩散与质量的关系，质量显示在x轴上。右上角的图例显示了图表中的每条线如何表示不同的速度扩散（σv）。蓝色实线是冷（<25，高速扩散）区域中的质量函数，黑色实线是暖（<40，低速扩散）区域的质量函数。虚线是相同的，但对于宇宙墙附近的区域。它显示了较低速度的扩散如何在星系壁附近产生较小质量的星系。还有两个阴影灰色区域：浅灰色和深灰色。光区域代表模拟中银河系类似物的质量，深灰色显示银河系的实际位置。

这项研究提醒我们一些关键的事情：环境很重要。如果我们把银河系看作一个离散的物体，并把它与其他类似的离散物体进行比较，它似乎并不例外。但与周围环境相比，它是这样的。论文指出：“我们的研究结果强调了仔细描述银河系周围环境的重要性。本地表层环境的几何形状和冷度对角动量过程的影响，可能有助于我们更好地理解星系形成中的当前问题 …… 。”

在介绍这项研究的新闻稿中，作者提到了哥白尼偏差。新闻稿说：“自哥白尼将地球从宇宙中心降级以来的近500年里，人类的特殊地位不断被剥夺，这种偏见来自于假设我们居住在宇宙中一个完全平均的地方。”它显示了忽视被研究对象的环境所固有的风险。

这项工作还显示了科学家使用Illustris TNG等模拟技术的潜在缺陷。认为模拟中的任何点都与任何其他点相同是具有误导性的。靠近宇宙墙的星系的演化可能与其他点完全不同。

研究负责人米格尔·阿拉贡说：“所以，银河系在某种程度上是特别的。地球显然很特别，是我们所知道的唯一生命的家园。但它不是宇宙的中心，甚至不是太阳系的中心。而太阳只是银河系中数十亿颗恒星中的一颗普通恒星。甚至，我们的星系似乎也只是可观测宇宙中数十亿个螺旋星系中的一个。”

另一位研究人员乔·西尔克（Joe Silk）表示：“银河系的质量或类型并不特别。有很多螺旋星系看起来与它大致相似。但如果你考虑到它的周围环境，这是很罕见的。如果你能在天空中轻易地看到最近的十几个左右的大星系，你会发现它们几乎都躺在一个嵌在本地表中的环上。这本身就有点特别。我们最新发现的是，宇宙中的其他星系墙，比如本地表，内部似乎很少有像银河系这样大质量的星系。”

上图：螺旋星系很常见。这张照片显示了智利帕拉纳尔天文台ESO甚大望远镜（VLT）拍摄的六个壮观的螺旋星系。

米格尔·阿拉贡说：“你可能必须从银河系出发，穿越5亿光年，经过许多许多星系，才能找到另一堵像我们这样的星系的宇宙墙。”他补充说：“这比我们周围最近的大型星系仙女座还要远几百倍。”

所以，我们可以再次觉得自己很特别吗？我们显然很特别，因为我们还活着，而我们能看到的大多数物质都不是。但这并不一定能告诉我们有多少其他物质可能是活着的，以及我们是否特别。从宇宙其他地方的有利位置来看，可能有更多的生命物质。在现代天文学兴起之前，我们不知道其他地方是否有生命，也不知道地球有多特别。

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发布于： 北京市