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翻譯：張瀚之
校對(duì)：牧夫校對(duì)組
編排：陶邦惠
后臺(tái)：朱宸宇
https://www.space.com/astronomy/stars/dozens-of-hidden-star-streams-found-in-the-outskirts-of-our-milky-way-galaxy
這張圖展示了銀河系和它周圍分布的大量恒星。被拉伸開(kāi)的結(jié)構(gòu)來(lái)自被撕裂的矮星系和星團(tuán)，揭示了恒星、暗物質(zhì)團(tuán)塊以及整個(gè)銀河系之間復(fù)雜的引力作用。
圖片來(lái)源:
RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/J. daSilva, M. Zamani
宇宙中，在銀河系的邊緣，恒星并不是像我們想象的一樣，安靜地圍繞著圈圈運(yùn)行。其實(shí)有不少恒星都在悄悄地逃離銀河系，他們的軌跡拉出了一條條細(xì)長(zhǎng)的光帶，就像宇宙中被撕開(kāi)的絲線。
最近，天文學(xué)家們借助了蓋亞的數(shù)據(jù)，在銀河外圍找到了幾十條此前從未注意到的這種結(jié)構(gòu)，也為人類理解銀河系的形成歷史提供了新的線索。
這些結(jié)構(gòu)被稱為“恒星流”（stellar streams）。通過(guò)一種新開(kāi)發(fā)的算法，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)將已知的恒星流候選數(shù)量一下子提高了四倍以上。他們認(rèn)為，這一突破有望幫助我們更好地理解銀河系是如何演化的，以及暗物質(zhì)在其中是如何分布的。
大家可以把恒星流想象成一條條彎曲延展的恒星絲帶。當(dāng)一個(gè)致密的星團(tuán)在銀河系引力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其中的恒星會(huì)逐漸被剝離，并沿軌道被拉成長(zhǎng)長(zhǎng)的尾跡。
論文合作者、Oleg Gnedin（密歇根大學(xué)的理論天體物理學(xué)家）形象地分享：“這就像你騎車時(shí)帶著一袋沙子，但袋子破了個(gè)洞，沙子一路漏出來(lái)。那些沙粒，就是沿軌跡散落的恒星?！?/p>
不過(guò)你可能會(huì)問(wèn)，除了看起來(lái)很酷，為什么科學(xué)家如此關(guān)注這些宇宙中的細(xì)線？這還得說(shuō)回暗物質(zhì)。因?yàn)楹阈橇鞯男螤詈瓦\(yùn)動(dòng)，會(huì)記錄下它們一路上受到的引力影響。換句話說(shuō)，它們就像銀河系歷史的痕跡記錄儀。通過(guò)研究這些結(jié)構(gòu)，天文學(xué)家可以反推出銀河系的質(zhì)量分布，包括那個(gè)至今仍無(wú)法直接觀測(cè)的組成部分：暗物質(zhì)暈。暗物質(zhì)常被稱為維系星系結(jié)構(gòu)的隱形膠水，但幾十年來(lái)，人類仍未能直接探測(cè)到它。
這項(xiàng)研究由密歇根大學(xué)的Yingtian Chen領(lǐng)銜，他們的團(tuán)隊(duì)一共識(shí)別出87個(gè)與球狀星團(tuán)相關(guān)的恒星流候選體。球狀星團(tuán)是圍繞銀河系運(yùn)行的致密而古老的恒星群。在此之前，人們只發(fā)現(xiàn)了不到20條恒星流，而且大多是偶然在蓋亞數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的，樣本數(shù)量一直太少。
更有意思的是，這次發(fā)現(xiàn)的恒星流，大多來(lái)自仍然“存活”的球狀星團(tuán)，而不是已經(jīng)被完全撕裂的矮星系或星團(tuán)。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)榭茖W(xué)家可以直接將恒星流與其母體進(jìn)行對(duì)比，從而更精確地研究它們的形成過(guò)程。
為了找到這些結(jié)構(gòu)，天文學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種名為“StarStream”的算法。與以往主要依靠看形狀的方法不同，這個(gè)算法基于物理模型來(lái)識(shí)別恒星流。研究團(tuán)隊(duì)隨后將其應(yīng)用在蓋亞任務(wù)的數(shù)據(jù)上（蓋亞在2014年至2025年間，測(cè)量了銀河系中數(shù)十億顆恒星的位置和運(yùn)動(dòng)。）
Gnedin解釋說(shuō)：“如果你對(duì)要找的東西有一個(gè)清晰的理論預(yù)期，并且有一個(gè)簡(jiǎn)單的物理圖景，其實(shí)就會(huì)更容易找到它們?！?/p>
研究還帶來(lái)了一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)：很多恒星流并不像傳統(tǒng)印象中那樣細(xì)長(zhǎng)、整齊。有些反而更短、更寬，甚至與其母星團(tuán)的軌道并不完全一致。這意味著，過(guò)去的研究可能因?yàn)橹魂P(guān)注典型形態(tài)，而錯(cuò)過(guò)了不少隱藏的結(jié)構(gòu)。
擴(kuò)大后的樣本還顯示，一些較為松散的球狀星團(tuán)正在以異常高的速度流失恒星，這可能意味著它們正接近被銀河系潮汐力徹底撕碎的階段。
當(dāng)然，這87個(gè)候選體并不一定都會(huì)被最終確認(rèn)。研究人員指出，其中一部分的可信度較低，可能受到背景恒星的干擾。
Yingtian表示，未來(lái)的新一代觀測(cè)設(shè)備將可以對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，比如維拉魯賓、南希以及暗能量光譜儀（DESI），都有望幫助我們確認(rèn)哪些恒星流是真實(shí)存在的。
他說(shuō)：“這個(gè)算法很容易應(yīng)用到未來(lái)的任務(wù)中。一旦有了新數(shù)據(jù)，使用起來(lái)會(huì)非常直接。”
相關(guān)研究成果已發(fā)表于3月23日的《The Astrophysical Journal》。
責(zé)任編輯：郭皓存
牧夫新媒體編輯部
『天文濕刻』 牧夫出品
微信公眾號(hào)：astronomycn
年輕星團(tuán)NGC346
圖片來(lái)源： NASA, ESA, CSA, Olivia C. Jones (UK ATC), Guido De Marchi (ESTEC), Margaret Meixner (USRA)
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