星系群或星系團(tuán)中的最亮星系在觀測上體現(xiàn)出一些和其它星系不同的特征,比如其巨大的亮度、延展的輪廓以及射電波段上的活動(dòng)性等。因此,對這種最亮星系的物理本質(zhì)也存在著一定的爭議。
一種簡單理論認(rèn)為,最亮星系之所以特殊是由于它的定義引起的,也就是說它作為一群星系中最亮的一位被挑選出來,必然在統(tǒng)計(jì)上體現(xiàn)出一定的特殊性,就好比籃球隊(duì)員的平均身高一定比普通人高一樣。但是,這種由定義引起的統(tǒng)計(jì)特殊性是完全可以由極值統(tǒng)計(jì)理論加以預(yù)言和研究的,最亮星系和其它星系因此并沒有本質(zhì)上的差別。
在更流行的星系形成和演化的物理模型中則認(rèn)為,最亮星系對應(yīng)的是處于暗物質(zhì)暈中的中央星系,其在暗暈中起主導(dǎo)地位,處于同一暗暈中的其它星系是其衛(wèi)星星系。由于中心星系和衛(wèi)星星系遵循著完全不同的物理演化規(guī)律,因此最亮星系和其它星系在統(tǒng)計(jì)規(guī)律上有本質(zhì)差別。
在中科院上海天文臺研究員沈世銀和楊小虎等人最新完成的一項(xiàng)利用目前最大的完備光譜星系群樣本進(jìn)行的極值統(tǒng)計(jì)研究表明,星系群的最亮星系不完全符合統(tǒng)計(jì)極值理論的預(yù)言。也就是說,最亮星系在統(tǒng)計(jì)上和其它星系是不一致的。但是,在該項(xiàng)研究當(dāng)中,他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)最亮星系偏離極值理論的預(yù)言并不大,在星等上只有0.3個(gè)星等左右。這個(gè)星等差可以用最亮星系處于星系群中心位置帶來的一些局域物理過程加以解釋,比如對其它小星系的吞噬,氣體冷流中的額外恒星形成等。這項(xiàng)研究也因此將簡單統(tǒng)計(jì)理論和星系形成的物理模型有機(jī)結(jié)合起來,對最亮星系的本質(zhì)從統(tǒng)計(jì)學(xué)上給出了優(yōu)美的解答。相關(guān)研究論文 The statistical nature of the brightest group galaxies 目前已經(jīng)被 Astrophysics Journal 正式接受。
極值統(tǒng)計(jì)理論是一種研究一批子樣本中每個(gè)子樣本中的最大或最小值的數(shù)值分布的統(tǒng)計(jì)理論,在日常生活中有著有趣的應(yīng)用。比如,籃球隊(duì)員的身高分布是怎樣的(每個(gè)籃球隊(duì)員可以認(rèn)為是某個(gè)小群體中身高最高的人)?富翁的收入分布是怎樣的?
