发现了已知最微弱的绕银河系运行的恒星系统

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发现了已知最微弱的绕银河系运行的恒星系统。图片来源：《天体物理杂志》（2024）。DOI:10.3847/1538-4357/ad0d9f

（）据凯克天文台：由维多利亚大学和耶鲁大学领导的一个天文学家团队探测到了一个古老的恒星系统，该系统围绕着我们的星系运行，名为大熊座III/UUNIONS 1（UMa3/U1），这是有史以来发现的最暗、质量最低的银河系卫星，可能是已知最暗物质主导的系统之一。

该团队在夏威夷使用夏威夷岛上的两个毛纳卡天文台进行了这项研究。M.Keck天文台和加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT），以及位于毛伊岛Haleakalā的夏威夷大学天文研究所Pan STARRS（全景巡天望远镜和快速反应系统）；这一发现发表在最近一期的《天体物理杂志》上。

“UMa3/U1位于大熊座，北斗七星的所在地。相对而言，它位于我们的宇宙后院，距离太阳约30000光年，”维多利亚大学天文学研究生、该研究的主要作者西蒙·史密斯说。“UMa3/U1由于其极低的光度而一直未能被探测到。”

观测显示，该恒星系统很小，只有大约60颗恒星的年龄超过100亿年，跨度仅为10光年。UMa3/U1的质量极低，是太阳质量的16倍，比最微弱的疑似矮星系质量小15倍。

UMa3/U1是使用从CFHT和Pan STARRS的紫外近红外光学北方勘测（UNIONS）获得的数据首次探测到的。

然后，该团队使用凯克天文台的深度成像多目标光谱仪（DEIMOS）对该恒星系统进行了更详细的研究，并确认UMa3/U1是一个受引力约束的系统，要么是矮星系，要么是星团。

耶鲁大学天文学和物理学教授、合著者Marla Geha表示：“UMa3/U1中的恒星太少了，人们可能会合理地质疑这是否只是相似恒星的偶然分组。Keck在证明事实并非如此方面发挥了关键作用。”。“我们的DEIMOS测量清楚地表明，所有恒星都以非常相似的速度在太空中移动，并且似乎具有相似的化学成分。”

耶鲁大学研究生Will Cerny是该研究的第二作者，他说：“令人兴奋的是，系统中恒星之间速度的初步分布可能支持UMa3/U1是一个暗物质主导的星系的结论——我们希望通过更多的Keck观测来仔细研究这一诱人的可能性。”。

这些明星们是如何保持紧密团结的，这是非常了不起的。一种可能的解释是暗物质可能使它们结合在一起。

塞尔尼说：“这个物体太小了，它的长期生存非常令人惊讶。人们可能已经预料到，来自银河系圆盘的强烈潮汐力现在已经将系统撕裂，没有留下可观察到的残骸。”。“该系统看起来完好无损，这一事实引出了两种同样有趣的可能性。要么UMa3/U1是一个由大量暗物质稳定的微小星系，要么是我们在其即将消亡之前的一个非常特殊的时刻观察到的星团。”

在前一种情况下，直接确认UMa3/U1是一个微弱的、古老的、以暗物质为主的卫星恒星系统将是一项令人兴奋的壮举，因为它将支持宇宙起源的领先理论中的预测。

根据Lambda冷暗物质（LCDM）模型，科学家们假设，当像银河系这样的星系首次形成时，它们在组装过程中产生了引力，吸引了数百个卫星恒星系统，这些系统至今仍在围绕星系运行。

一项关于UMa3/U1对LCDM理论影响的配套研究已被《天体物理杂志》接受发表，并在arXiv服务器上以预印本形式提供。

塞尔尼说：“无论未来的观测结果是证实还是否定了这个系统含有大量暗物质，我们都对这个物体可能是冰山一角的可能性感到非常兴奋——它可能是迄今为止一直无法探测到的一类新的极微弱恒星系统的第一个例子。”。

UMa3/U1中暗物质存在或不存在的结论性证据是确定该恒星系统是矮星系还是星团的关键。在其分类变得清晰之前，大熊座III/UUNIONS 1有两个名称。超微弱的银河系卫星通常以其所在的星座（在本例中为大熊座）命名，而超微弱的星团通常以其在（UNIONS）发现的调查项目命名。

虽然这个恒星系统的身份仍然模糊不清，但UMa3/U1为宇宙学的新视角铺平了道路。

史密斯说：“这一发现可能会挑战我们对星系形成的理解，甚至可能挑战‘星系’的定义。”。