超級(jí)螺旋是宇宙中質(zhì)量最大的恒星形圓盤星系。它們比我們自己的銀河系星系更大，更亮，更重。太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的帕特里克·奧格爾博士和他的同事們發(fā)現(xiàn)，這些巨大的星系以每秒最高350英里(570公里/秒)的速度旋轉(zhuǎn)，速度快于其質(zhì)量。為了進(jìn)行比較，銀河系(一個(gè)平均的旋渦星系)以每秒130英里(210公里/秒)的速度旋轉(zhuǎn)。

超級(jí)螺旋非常發(fā)光-它們可以以我們銀河系亮度的8到14倍的亮度發(fā)光。它們也是巨大而龐大的，直徑可達(dá)450,000光年，恒星質(zhì)量介于30至3,400億太陽(yáng)質(zhì)量之間。迄今為止，僅已知約100個(gè)超旋渦星系。

“從許多方面來(lái)說(shuō)，超級(jí)螺旋是極端的。他們打破了轉(zhuǎn)速記錄。”奧格爾博士說(shuō)。Ogle博士及其合著者分析了23個(gè)超級(jí)旋渦星系的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是用南部非洲大型望遠(yuǎn)鏡(SALT)，帕洛瑪天文臺(tái)的5米黑爾望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)國(guó)家航空航天局的寬視場(chǎng)紅外探測(cè)儀(WISE)收集的。

他們發(fā)現(xiàn)這些星系大大超過(guò)了預(yù)期的旋轉(zhuǎn)速度。他們認(rèn)為超螺旋的快速旋轉(zhuǎn)是由于坐在巨大的暗物質(zhì)暈圈中造成的。研究小組研究的最大的超級(jí)螺旋2MFGC 08638駐留在暗物質(zhì)暈圈中，其質(zhì)量至少是太陽(yáng)質(zhì)量的40萬(wàn)億倍。

奧格博士說(shuō)：“看來(lái)，銀河系的旋轉(zhuǎn)是由其暗物質(zhì)暈的質(zhì)量決定的。”

超螺旋打破了恒星中星系質(zhì)量與自轉(zhuǎn)速率之間通常的關(guān)系這一事實(shí)，是反對(duì)另一種稱為改良牛頓動(dòng)力學(xué)(MOND)的引力理論的新證據(jù)。

該理論提出，在像銀河系和星系團(tuán)這樣的最大尺度上，重力要比牛頓或愛因斯坦所預(yù)測(cè)的稍強(qiáng)。例如，這將導(dǎo)致螺旋星系的外部區(qū)域旋轉(zhuǎn)得比根據(jù)其在恒星中的質(zhì)量所預(yù)期的旋轉(zhuǎn)得更快。

MOND旨在重現(xiàn)螺旋旋轉(zhuǎn)速率的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系，因此無(wú)法解釋超螺旋等異常值。超級(jí)螺旋觀測(cè)表明不需要非牛頓動(dòng)力學(xué)。

盡管超旋渦是宇宙中質(zhì)量最大的旋渦星系，但相比其所含暗物質(zhì)的數(shù)量，超旋渦實(shí)際上在恒星中重量不足。這表明大量的暗物質(zhì)抑制了恒星的形成。

有兩種可能的原因：(i)被拉入銀河系的任何其他氣體一起撞擊并變熱，阻止其冷卻并形成恒星，或者(ii)銀河系的快速旋轉(zhuǎn)使氣體云更難于在離心力的作用下崩潰。

Ogle博士說(shuō)：“這是我們第一次發(fā)現(xiàn)螺旋星系，它們的直徑達(dá)到了最大。”

盡管有這些破壞性的影響，但超級(jí)螺旋仍然能夠形成恒星。盡管最大的橢圓星系在100億年前形成了全部或大部分恒星，但超級(jí)旋渦仍在形成恒星。

它們每年將太陽(yáng)質(zhì)量的30倍轉(zhuǎn)換成恒星，這對(duì)于一個(gè)如此大小的星系來(lái)說(shuō)是正常的。相比之下，我們的銀河系每年約形成一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星。