银河系或吞噬“洛基”星系，残骸被找到
## 银河系可能曾吞噬了另一个名为“洛基”的星系，天文学家认为他们已经找到了其残骸
银河系吞噬洛基星系，两个星系的大战
“我们可能找到了曾今构成银河系的众多小星系统之一，”科学家们评论道，他们目前已经发现了洛基星系的残骸。
从阿根廷巴塔哥尼亚地区看到的银河系悬臂之一。
（图片来源：Natapong Supalertsophon / Getty Images）
我们的家园星系并不是一夜之间产生的。
银河系是经过数十亿年逐渐形成的，其间有许多较小的星系和矮星系被并入我们的银河系之中。
“我们可能已经探测到了曾参与构建我们银河系的众多小星系系统之一，”赫特福德大学博士后研究员、该研究的合著者、天文学家费德里科·塞斯蒂托在给Space.com的电子邮件中表示。
“这项工作可以看作是对先前研究的一种后续跟进，”塞斯蒂托说。
“过去，我们不得不通过那些具有特殊运动的古老恒星来进行研究，但我们缺乏化学信息，而如今这项研究已经提供了这些信息。
”
一起长大
氦和氢是宇宙中形成的早期恒星的主要成分。
一旦形成，恒星便将这两种元素熔合在一起，从而产生了构成后代恒星的重元素。
这一过程在数代恒星中反复发生。
那些早期恒星被认为是“贫金属”的。
由于它们形成得如此之早，这些恒星只含有微量重元素（如铁）。
贫金属性是科学家用来判别哪些恒星源于同一个矮星系的标志之一。
“我们认为这些古老而贫金属的恒星形成于一个小星系中，该星系后来被正在形成的银河系所吞并，”塞斯蒂托说。
“这些恒星的轨道运动很特殊，因为它们被限制在银河系盘面附近，而那里通常聚集的是较年轻且金属丰度较高的恒星，”塞斯蒂托说。
银河盘是一个呈圆形流动的漩涡状结构，我们银河系中的大部分恒星——包括我们的太阳——都位于其中。
这20颗恒星独特的位置是它们可能同属一个星系的另一条线索。
“这要归功于我们对贫金属老年恒星的轨道运动和化学成分的了解，”塞斯蒂托说。
艺术家笔下的银河系（图片来源：NASA / JPL-Caltech / R. Hurt）
化学上独特的
该团队有很多特征需要研究，所以他们采用了多种方法的组合。
“我认为研究中最有意思的事情，是把各种技术和方法结合起来，从而更好地研究这些恒星的起源。
”塞斯蒂托说。
天文学家利用高分辨率光谱学、轨道运动分析，甚至理论模拟来解释这些恒星的化学和轨道特征。
“我们正在尽可能地提供这些恒星性质的完整图景，”塞斯蒂托说。
该团队将这些恒星的化学特征与银河晕中的恒星、矮星系中的恒星以及模拟星族进行了比较。
他们发现，这20颗恒星的化学信号表明，它们曾经历过高能超新星、超超新星、快速旋转的大质量恒星以及中子星并合所带来的元素增丰。
然而，他们没有发现白矮星爆炸的迹象。
研究人员表示，这意味着这些恒星的起源很可能是一个“短暂存在的、高能量的矮星系”。
矮星系向更大、能量更强的星系流失恒星的想象图。
（图片来源：NOIRLab）
被隐藏的星系
“我们银河系中那些最贫金属的恒星，同时也是最古老的恒星，是极其重要的天体，”塞斯蒂托说。
“它们可以为我们打开一扇窗口，让我们得以窥见与银河系（以及一般星系）形成相关的早期过程、元素的起源，以及最早恒星的性质。
”
银河系周围可能隐藏着更多像“洛基”这样的星系。
塞斯蒂托表示，虽然在银河系外围发现那些被瓦解并吸积的较小星系相对容易，但在银河系盘面中发现它们则是一项艰巨得多的任务。
银盘中挤满了相对富金属的年轻恒星。
因此，在银盘中巡天并挑选出目标恒星需要时间。
但塞斯蒂托期待在银河系形成方面有新的发现。
“虽然这项工作在观测恒星的数量上可能有限，但未来前景广阔，”他说。
“我们将拥有多目标光谱设备，能够获取数千颗恒星的化学信息。
量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗
热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。
人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。
可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。
而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。
在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项，而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。
宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。
若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.
追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟
科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。
图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。
因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源：科技日报
