恒星流研究或能提供暗物质信息

恒星流环绕着银河系运转的艺术图。这些恒星流正被银河系的引力撕裂。图片来源：James Josephides and S5 Collaboration

我们的银河系被暗物质笼罩着，而天文学家们离阐明它的性质又近了一步，这要归功于一幅展示了12个在银晕中运转的恒星流的新地图。

了解这些恒星流对天文学家来说非常重要。恒星的轨道受到暗物质引力的影响，因此恒星流研究能够解释暗物质的信息。除此以外，恒星流也向我们诉说着银河系的形成历史，揭示着银河系在数十亿年中通过粉碎和吞噬较小的恒星系统而稳步增长的过程。

“我们看着这些恒星流被银河系的引力拉扯瓦解，并最终成为其一部分。这项研究给我们提供了一张银河系“进食习惯”的快照，例如，它‘吃’的是哪种较小的恒星系统。随着变老，我们的星系也越来越胖。”论文的主要作者、加拿大多伦多大学（University of Toronto）教授李婷（Ting Li）表示。

李教授和国际合作团队成立了一个专门的项目——南天恒星流光谱巡天（Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey, S5），以测量那些被我们银河系撕裂的邻近小星系和星团的残骸碎片所形成的恒星流的特性。

李教授团队是最早对恒星流进行如此丰富研究的团队，他们使用英澳望远镜（Anglo-Australian Telescope，AAT）测量恒星的速度，这是澳大利亚的一台4米口径的光学望远镜。他们利用光的多普勒频移，即捕捉超速驾驶者的雷达测速枪的原理，来找出每个恒星的移动速度。

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与此前一次只关注一个星流的研究不同，“S5致力于测量尽可能多的星流，利用AAT的独特性能，我们可以非常有效地做到这一点”，该研究共同作者、澳大利亚麦考瑞大学（Macquarie University）的教授Daniel Zucker评论。

恒星流的特性揭示了银河系中不可见的暗物质的存在。“就像一棵圣诞树，”该研究共同作者、澳大利亚悉尼大学（University of Sydney）教授Geraint F. Lewis说，“在一个漆黑的夜晚，我们看不到它们围绕的树，但能看到圣诞灯饰，灯的形状揭示了树的形状。恒星流也是如此——它们的轨道揭示了暗物质。”

除了测量它们的速度之外，天文学家们还可以利用这些观察结果计算出恒星的化学成分。这些化学成分能告诉我们这些恒星诞生于何处。美国芝加哥大学（University of Chicago）的Alex Ji教授是该研究的共同作者，他表示：“恒星流可能来自正在瓦解的星系或星团，这两种类型的星流为暗物质的性质提供了不同的见解。”

据李教授表示，这些新的观察结果对于确定我们的银河系是如何从大爆炸后平淡无奇的宇宙中产生的至关重要。“对我来说，这是最具吸引力的问题之一，关系到我们的终极起源，”她表示，“所以我们创设了S5，开展国际合作来研究这个问题。”

S5成功的一个关键因素是欧洲盖亚太空任务（European Gaia space mission）的观测数据。英国爱丁堡大学（University of Edinburgh）观测天文学的准教授（reader，相当于其他国家的教授）、该研究的共同作者Sergey Koposov博士说：“盖亚为我们提供了恒星位置和运动的精确测量数据，这对于识别恒星流中的恒星至关重要。”

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李教授的团队计划对银河系的恒星流进行更多的测量。同时，她对作为研究起点的目前成果感到高兴。李教授说：“未来十年，将会出现很多针对恒星流的研究，而我们是这个旅程的拓荒者和开路人。这会是非常令人兴奋的！”

翻译：郑歆原

审校：武大可

引进来源：University of Chicago

本文来自：中国数字科技馆