被剥夺了恒星的矮星系被证明是罕见的超致密矮星系形成过程中缺失的一环

熊明青

室女座星系团核心中强烈成核的dEs、eUCDs和UCD。具有代表性的强成核dEs(左栏)和eUCDs(右栏)的a，u * g′I′彩色合成图像。每个剪切图像为0.5弧分× 0.5弧分。室女座核心区域低表面亮度特征的BSDVS成像。黄色和暗红色圆圈分别代表UCD和eUCDs。无论有无速度测量，蓝色圆圈和正方形都是强成核的dEs。插图中显示了四个干扰dE、Ns (VCC 1672、NGVSJ 1229 + 1343、NGVS 2078、VLSB-A)和NGVS-UCD509的u * g′I′共加和高斯平滑深度NGVS成像。箭头表示70公里长的潮汐流可能来自NGVS-UCD509。信用:自然(2023)。DOI: 10.1038/s41586-023-06650-z

（）据国家科学基金会：天文学家使用双子座北方望远镜，这是由美国国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一半，捕捉到了100多个矮星系转变为超致密矮星系的侵蚀遗迹，这些矮星系的质量比星团大得多，但比矮星系小得多。这些发现证实了许多超致密矮星系很可能是正常矮星系被剥去外层的化石残骸。

超致密矮星系(UCDs)是宇宙中最密集的恒星群之一。这些神秘的物体比其他类似质量的星系更致密，但比星团更大——它们最相似的物体——已经挑战了分类。这个难题的缺失部分是缺乏足够的过渡(中间)对象来研究。然而，一项新的星系调查填补了这些缺失的碎片，表明许多这些神秘的物体很可能是由矮星系的毁灭形成的。

这项工作发表在《自然》杂志上。



这幅图展示了一个矮星系在转变为超致密矮星系的阵痛中，因为它被附近一个更大的星系剥离了外层的恒星和气体。超致密矮星系是宇宙中最密集的恒星群之一。这些神秘的物体比其他类似质量的星系更致密，但比星团更大——它们最相似的物体——已经挑战了分类。这个难题的缺失部分是缺乏足够的过渡或中间对象来研究。然而，一项新的星系调查填补了这些缺失的碎片，表明许多这些神秘的物体很可能是由矮星系的毁灭形成的。鸣谢:NOIRLab/NSF/AURA/M. Zamani

自从20多年前发现UCD以来，就有人提出UCD是破裂矮星系的残余。然而，先前的搜索并没有发现你所期望的大量星系在转变中。

因此，一个国际天文学家小组对室女座星系团周围的这些中间阶段物体进行了系统的搜索，室女座星系团是室女座方向上的数千个星系的组合。利用Hawai?i莫纳克亚山山顶附近的双子座北方望远镜，研究小组确定了100多个这种缺失连接的星系，显示了转变过程的每个阶段。

“我们的结果提供了近25年前发现的这一神秘星系类别起源的最完整的图片，”描述这些结果的论文的合著者、努尔实验室天文学家彭俊强说。“在这里，我们展示了室女座星系团中的106个小星系的大小介于正常矮星系和UCD之间，揭示了一个填补星团和星系之间‘大小差距’的连续体。”



在从矮星系到超致密矮星系(UCD)转变过程的不同阶段捕获的连续星系。这些物体位于超巨星椭圆星系M87附近，该星系是邻近室女座星系团的主要成员。鸣谢:noir lab/NSF/AURA/NASA/r . Gendler/k . Wang/m . Zamani

该团队首先查看了由Canada-France-Hawai?i望远镜拍摄的下一代室女座星系团巡天图像，从而编辑了他们的样本。虽然他们可以识别出数百个候选的UCD祖先，但他们无法确认它们的真实性质。障碍在于被恒星包层包围的UCD与位于室女座星系团之外的正常星系没有什么区别。

为了将候选的UCD祖先从背景星系中区分出来，研究小组对双子座北进行了后续的光谱研究，以获得它们距离的更具体的测量结果。这些观察让天文学家从他们的样本中排除了所有的背景星系，直到只剩下室女座星系团中的背景星系。

在这幅巨大的巡天图中，散布着许多包含超致密中央星团的矮星系。这些星系代表了转变过程的早期阶段，并表明在邻近的大质量星系剥夺了这些矮星的外层恒星和气体后，剩下的将是一个与已经被确认的晚期UCD相同的物体。



NGC 3628，有时被昵称为汉堡星系或莎拉星系，是一个无栅栏的螺旋星系，位于狮子座，距离我们大约3500万光年。延伸到NGC 3628左侧大约30万光年的是一条“潮汐尾”——一个细长的恒星区域，是与另一个星系的引力相互作用的结果。嵌入这个潮汐尾巴的是被称为NGC 3628-UCD1的超致密矮星系。这张照片是由美国能源部的暗能量相机拍摄的，相机安装在国家科学基金会的Víctor M. Blanco 4米望远镜上，该望远镜位于智利的Cerro Tololo美洲天文台，是国家科学基金会NOIRLab的一个项目。NGC 3628不是室女座星系团调查的一部分。鸣谢:CTIO/努尔实验室/DOE/NSF/AURA；图像处理:T.A. Rector(阿拉斯加安克雷奇大学/NSF的NOIRLab)、M. Zamani (NSF的NOIRLab)、D. de Martin (NSF的NOIRLab)

研究人员还发现了许多周围有非常广泛和分散的恒星外壳的物体，这表明它们目前正处于过渡的阵痛中，因为它们的恒星和暗物质被剥离了。在他们的大量样本中，研究小组确定了进化过程中其他几个阶段的物体，当按顺序排列时，它们讲述了一个关于UCDs形态学的引人注目的故事。此外，几乎所有的候选者都在大质量星系附近，这表明它们的局部环境在它们的形成中起了重要作用。

“一旦我们分析了双子座的观测结果并排除了所有的背景污染，我们可以看到这些过渡星系几乎只存在于最大的星系附近。我们立即意识到环境改造的重要性，”北京大学博士生、论文第一作者王开湘说。

除了识别UCDs生活的环境，这些结果也有助于深入了解这些物体的数量以及它们进化的完整序列。

“令人兴奋的是，我们终于可以看到这种转变在行动中，”彭说。“这告诉我们，许多这些UCD是星系团中古老矮星系的可见化石残余，我们的结果表明，可能会发现更多的低质量残余，”他补充道。

“这项研究说明了大型巡天如何能够提高我们对天文学中最大问题的理解，如星系演化，”NOIRLab的国家科学基金会项目主任克里斯·戴维斯说。“NSF的NOIRLab在支持天文调查方面处于世界领先地位，更重要的是，它为社区和公众提供了访问数据和惊人发现的机会。”