最遥远的银河系恒星

伤我心太深

天文学家发现了两颗距离地球超过70万光年的恒星，这使得它们成为银河系中迄今探测到的距离最为遥远的成员恒星。

　　好吧，我觉得这早晚会发生。今天我没有撰写其他研究者的工作，而是来告诉你们我自己的天文发现！在过去的两年里，我领导了一个天文小组，搜索银河系中最为遥远的恒星。现在我们将在7月20日的《天体物理学通报》杂志上发表一项研究，详细描述我们发现了银河系中两颗最为遥远的恒星，也就是ULAS J0744+25与ULAS J0015+01。

　　我们并非仅仅出于好奇心来搜索最为遥远的恒星。银河系遥远的外围蕴藏着无数的线索，可以让我们了解自己所处星系的形成和演化。然而由于无法克服的距离以及极其稀疏的星族分布，许多距离地球超过40万光年的天体还没有被辨认出来。在我们的搜索开始之前，人们只知道7颗位于这一距离之外的恒星。

　　我们一开始瞄准了银河系外银晕中的恒星，外银晕是稀疏的恒星层，包裹着银河系的银盘，从银心向外至少延伸了50万光年。我们将精力集中在了低温红巨星上，从UKIRT红外深空巡天以及斯隆数字巡天的观测中将它们选择而出。
　　
　　这张插图说明了从将近77.5万光年之外的红巨星ULAS J0744+25所在的位置看到的银河系是有多么渺小。这颗恒星以及ULAS J0015+01是迄今观测到的与银河系相关的最远恒星。图片提供：可视化软件：Uniview by SCISS；数据：SOHO (ESA & NASA) / John Bochanski (Haverford College) / Jackie Faherty (AMNH and Carnegie Institute's Department of Terrestrial Magnetism)


　　与邻近的低温红矮星相比，红巨星的数量相对稀少。后者在数量上远远胜过了巨星。这两类恒星处在截然不同的演化阶段上，矮星的核心正在缓慢地发生氢元素的聚变，而巨星已经耗尽了核心的氢元素，转而燃烧核心周围的氢包层，并发生了膨胀。两类恒星的温度与颜色都很接近，然而红巨星的亮度将近是红矮星的10000倍，这使得它们从很远之外仍旧可以看到。

　　哪怕如此，在银晕中搜索红巨星也无异于大海捞针，只是我们的海洋由数以百万计的红矮星组成。

　　我们的小组用一组滤镜来凸显这些红巨星发出的不同光学和近红外辐射，在巡天过程中辨认出了大约400颗低温红巨星候选对象。随后我们使用亚利桑那州霍普金斯（Hopkins）山MMT天文台的6.5米望远镜来获取这些恒星的光谱身份认证。

　　去年11月，在一次造访MMT天文台期间，我和我的小组（包括来自波士顿大学、密歇根州立大学、哈佛—史密松天体物理中心以及荷兰卡普坦天文研究所的天文学家）观测了ULAS J0744+25与ULAS J0015+01。我们使用了一系列的手段来估计这两颗恒星的距离，不过没种方法都给出了同样的结论：这两颗恒星极其遥远，距离分别是77.5万到90万光年。这比银河系中任何其他已知恒星与太阳的距离还要远上至少50%，也是大麦哲伦云到太阳距离的5倍。实际上，它们的距离相当于银河系到仙女座星系（也就是银河系在本星系群中的姊妹旋涡星系）距离的三分之一左右。
　　
　　这两张斯隆数字巡天图像中心的红色恒星看起来并不类似，但它们是两颗最为遥远的红巨星，也就是ULAS J0744+25（左）与ULAS J0015+01。这两颗恒星是迄今发现的最为遥远的河内恒星。图片提供：Sloan Digital Sky Survey

　　为了形象说明这样的距离，可以这样想：当ULAS J0015+01的光线离开这颗恒星的时候，在地球上，我们早期的祖先刚刚开始生火。

　　由于ULAS J0744+25与ULAS J0015+01位于银晕之中，它们的重要意义不仅在于其创纪录的距离。一些天文学家认为，银晕就好像是一团星系残渣云，是银河系在生命历程中与大量小型星系并合的产物。正如我的合作者、 哈弗福德（Haverford）学院的贝丝·威尔曼（Beth Willman）在小组的新闻稿中解释的那样，“理论预言了这种延展恒星晕的存在，它是由在宇宙历史中并合组成银河系本身的小型星系摧毁的残骸组成的。因此银晕中低温红矮星的特性就保留了银河系的形成历史。这些恒星实际上是星系过往的鬼魂。”

　　通过积累大量遥远红巨星的样本，我们希望可以检验银河系形成的历史。我们的结果可能已经可以用来检验一些模型了。大多数模型并没有预言如此遥远距离上的恒星，如果我们发现了更多遥远的红巨星，天文学家可能就要开始修订理论了。
　　在最为明亮的恒星的指引下，对银河系外围的搜索还在继续。