恆星流環繞著銀河系運轉的藝術圖。這些恆星流正被銀河系的引力撕裂。圖片來源：James Josephides and S5 Collaboration
我們的銀河系被暗物質籠罩著，而天文學家們離闡明它的性質又近了一步，這要歸功於一幅展示了12個在銀暈中運轉的恆星流的新地圖。
瞭解這些恆星流對天文學家來說非常重要。恆星的軌道受到暗物質引力的影響，因此恆星流研究能夠解釋暗物質的資訊。除此以外，恆星流也向我們訴說著銀河系的形成歷史，揭示著銀河系在數十億年中透過粉碎和吞噬較小的恆星系統而穩步增長的過程。
“我們看著這些恆星流被銀河系的引力拉扯瓦解，並最終成為其一部分。這項研究給我們提供了一張銀河系“進食習慣”的快照，例如，它‘吃’的是哪種較小的恆星系統。隨著變老，我們的星系也越來越胖。”論文的主要作者、加拿大多倫多大學（University of Toronto）教授李婷（Ting Li）表示。
李教授和國際合作團隊成立了一個專門的專案——南天恆星流光譜巡天（Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey, S5），以測量那些被我們銀河系撕裂的鄰近小星系和星團的殘骸碎片所形成的恆星流的特性。
李教授團隊是最早對恆星流進行如此豐富研究的團隊，他們使用英澳望遠鏡（Anglo-Australian Telescope，AAT）測量恆星的速度，這是澳大利亞的一臺4米口徑的光學望遠鏡。他們利用光的多普勒頻移，即捕捉超速駕駛者的雷達測速槍的原理，來找出每個恆星的移動速度。
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與此前一次只關注一個星流的研究不同，“S5致力於測量儘可能多的星流，利用AAT的獨特效能，我們可以非常有效地做到這一點”，該研究共同作者、澳大利亞麥考瑞大學（Macquarie University）的教授Daniel Zucker評論。
恆星流的特性揭示了銀河系中不可見的暗物質的存在。“就像一棵聖誕樹，”該研究共同作者、澳大利亞悉尼大學（University of Sydney）教授Geraint F. Lewis說，“在一個漆黑的夜晚，我們看不到它們圍繞的樹，但能看到聖誕燈飾，燈的形狀揭示了樹的形狀。恆星流也是如此——它們的軌道揭示了暗物質。”
除了測量它們的速度之外，天文學家們還可以利用這些觀察結果計算出恆星的化學成分。這些化學成分能告訴我們這些恆星誕生於何處。美國芝加哥大學（University of Chicago）的Alex Ji教授是該研究的共同作者，他表示：“恆星流可能來自正在瓦解的星系或星團，這兩種型別的星流為暗物質的性質提供了不同的見解。”
據李教授表示，這些新的觀察結果對於確定我們的銀河系是如何從大爆炸後平淡無奇的宇宙中產生的至關重要。“對我來說，這是最具吸引力的問題之一，關係到我們的終極起源，”她表示，“所以我們創設了S5，開展國際合作來研究這個問題。”
S5成功的一個關鍵因素是歐洲蓋亞太空任務（European Gaia space mission）的觀測資料。英國愛丁堡大學（University of Edinburgh）觀測天文學的準教授（reader，相當於其他國家的教授）、該研究的共同作者Sergey Koposov博士說：“蓋亞為我們提供了恆星位置和運動的精確測量資料，這對於識別恆星流中的恆星至關重要。”
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李教授的團隊計劃對銀河系的恆星流進行更多的測量。同時，她對作為研究起點的目前成果感到高興。李教授說：“未來十年，將會出現很多針對恆星流的研究，而我們是這個旅程的拓荒者和開路人。這會是非常令人興奮的！”
翻譯：鄭歆原
審校：武大可
引進來源：University of Chicago
本文來自：中國數字科技館
