银河系是一个巨大的旋涡星系，通常认为它是由星系盘，中心核球，以及暗物质晕组成。现有的星系形成理论一般认为旋涡星系中心的核球是在星系碰撞与并和过程中形成的。沈俊太研究员利用最新银河系核球视向速度巡天计划（Bulge Radial Velocity Assay，BRAVA）的观测结果，结合高精度多体模拟来研究银河系的动力学结构，证实了银河系的盒状核球其实是侧面看到的银河系的棒。并且发现我们所在的银河系几乎是由一个纯星系盘演化而来，并不包含一个显著的由星系并和形成的经典核球。这一结果与目前宇宙学模拟预言的结果相悖。

　  目前的星系形成理论认为，像银河系这样大质量的棒旋星系的形成，必须经过若干次星系并和的过程，而星系并和不可避免地会在星系中心形成显著的经典核球。而本研究结果表明银河系是一个大质量的纯星系盘，所以现有的宇宙学模型必须在星系尺度上有大的改进，即必须解决如何形成众多类似银河系的大质量纯星系盘（giant pure-disk galaxies），这是目前研究星系形成和演化的一个尚未解决的重要难题。

　  这项研究结果在2010年哈佛大学举行的Sackler银河系研究会议上被著名天体物理专家Simon White教授重点讲述，来例举现有星系形成模型尚未解决的难题，已经引起了国际同行的关注。

图一：银河系的初始薄星系盘在棒旋形成后，整个星系盘在垂直于盘方向产生了波浪形的不稳定性（buckling Instability 或 firehose instability）。不稳定性饱和后，星系盘的中心变得非常厚，形成了类似银河系的盒状核球的结构。根据最新模型银河系棒的长度应该是约两万五千光年左右，与太阳-银心方向成约20度角。

图二：所得银河系核球动力学模型与BRAVA巡天运动学数据的定量比较，二者吻合得非常好。与之相比，含有经典核球的模型不能很好地符合BRAVA观测数据。

论文链接：”Our Milky Way as a Pure-disk Galaxy—A Challenge for Galaxy Formation”, Shen, J. et al., The Astrophysical Journal Letters, Volume 720, Issue 1, pp. L72-L76 (2010).

模拟银河系演化历史的动画演示链接：http://hubble.shao.ac.cn/~shen/