北京時間1月19日消息，據國外媒體報道，在銀河系周圍新發現的12條“星流”將幫助我們進一步破解銀河系周圍的暗物質特性。
圖為銀河系周圍星流的概念圖。星流指在銀河系引力作用下被撕裂的小型星系與星團。
視頻顯示了此次發現的12條星流中各個恆星的3D位置。各點的顏色由所代表恆星的三維速率決定。
星流指在銀河系引力作用下被撕裂的小型星系與星團。了解這些星流對天文學家至關重要。除了揭開將恆星牢牢控制在各自軌道上的暗物質之謎外，還能幫助我們弄清銀河系的形成歷史。我們從中了解到，銀河系通過粉碎和吞噬較小的恆星系，已經穩定成長了數十億年之久。
圖為從銀河系南極看去的12條星流的概念圖。
多倫多大學教授、該論文第一作者李婷（音譯）介紹道： “我們發現這些星流受到銀河系的引力干擾，最終變成了銀河系的一部分。這項研究讓我們對銀河系的‘捕食習慣’產生了一定的了解，比如銀河系通常會‘吞食’哪一類恆星系等等。隨着銀河系年齡逐漸增長，身材也變得越來越臃腫。”
李婷教授和她帶領的國際團隊啟動了一項名為“南半球星流光譜巡天調查”（簡稱S5）的專項研究，對這些星流的特性進行度量。該團隊是第一批對如此大量的星流展開研究的科學家。他們利用位於澳大利亞的4米口徑英澳望遠鏡測量星流中各個恆星的運動速度，就像抓超速的雷達測試儀一樣，採用的都是多普勒紅移原理。
此前的研究每次只關注一條星流，而此次研究則不然。“S5致力於對儘可能多的星流進行測速。而利用英澳望遠鏡的獨特功能，我們可以非常高效地實現這一點。”該研究的共同作者、澳大利亞麥考瑞大學教授丹尼爾·扎克爾指出。
圖為12條星流在天空中所處的位置。背景為歐空局蓋亞任務繪製的銀河系星圖。由於英澳望遠鏡位於南半球，此次研究只能觀測到南半球夜空中的星流。
星流的特性可以指明銀河系中暗物質的存在。“這就像聖誕樹一樣，”另一名共同作者、悉尼大學教授傑倫特·F·路易斯指出，“在黑暗的夜晚，我們只能看見閃爍的聖誕燈光，卻看不見這些燈光下面的樹。但燈光可以勾勒出樹木的形狀。星流也是同理，它們的軌道可以揭露暗物質所在的位置。”
視頻為10個球型星團在80億年間受到的潮汐效應干擾。紅色顆粒代表銀河系中的暗物質，綠色顆粒代表受到干擾的球型星團。星團中的恆星沿着軌道形成了長長的星流。天文學家利用這些星流測量銀河系中暗物質的質量分佈，希望藉此了解銀河系通過吸積過程形成的歷史。
除了測量星流速度外，天文學家還可以利用這些觀測結果分析恆星的化學成分、以及判斷它們的誕生地點。“星流可以由受到干擾的星系或星團產生。”該研究的共同作者、芝加哥大學教授亞歷克斯·紀指出，“這兩類星流可以從不同的角度、幫助我們了解暗物質的本質。”
李婷教授指出，這些觀測結果對我們弄清銀河系如何從大爆炸后的一片虛無中形成具有至關重要的意義。“對我而言，這是最最令人着迷的問題之一，與我們的終極起源相關。因此我們成立了S5項目，建立了一支國際合作團隊來解決這個問題。”
該視頻模擬了一個球型星團在80億年內被逐漸拉長成星流的過程。紅色顆粒代表銀河系中的暗物質，綠色顆粒代表受到干擾的球型星團。在球型星團的引力作用下，靠近星團的恆星被拉成了S型。
歐空局蓋亞探測器的觀測結果是S5項目成功的關鍵要素之一。“蓋亞探測器為我們提供了無比精細的恆星位置與運動信息，對我們確定星流組成起到了關鍵作用。”共同作者之一、愛丁堡大學觀測天文學高級講師謝爾蓋·科波索夫博士指出。
李婷的團隊計劃在銀河系中進一步開展星流測量工作。她對已經取得的這些成果十分滿意。“接下來十年裡還會開展大量針對星流的專項研究。在這場征程中，我們就是先驅者和探路人。想必會非常令人激動！”
此次研究結果已被美國天文學會《天體物理學期刊》接收、準備發表。