仙女座星系发现“银河系移民”的足迹

由国家科学基金会NOIRLab的天文学家领导的研究人员发现了恒星大量迁移到仙女座星系的惊人新证据。该团队在基特峰国家天文台的Nicholas U. Mayall 4米望远镜上使用能源部的暗能量光谱仪器，以前所未有的细节和清晰度揭示了这个星系中复杂的结构。这张图像上的每个点代表仙女座星系中的一颗恒星，恒星的运动(相对于星系)用颜色编码，从蓝色(朝着我们移动)到红色(远离我们)。Credit: KPNO/NOIRLab/AURA/NSF/E. Slawik/D. de Martin/M. Zamani

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Association of Universities for Research in Astronomy）：在数十亿年的过程中，星系通过锻造新的恒星并通过恰当命名的“星系移民”事件与其他星系融合而成长和进化。天文学家试图通过研究星系中各个恒星的运动以及恒星和暗物质的扩展光晕来揭示这些移民事件的历史。然而，这种宇宙考古学直到现在只可能在我们自己的星系——银河系中进行。

一个国际研究小组在仙女座星系发现了惊人的新证据，表明银河系最近的大星系邻居仙女座星系发生了大规模的星系移民事件。新的结果是由美国能源部的暗能量光谱仪器(DESI)在基特峰国家天文台的Nicholas U. Mayall 4米望远镜上获得的，基特峰国家天文台是美国国家科学基金会NOIRLab的一个项目。

通过测量仙女座星系(也被称为梅西耶31 (M31))内光环中近7500颗恒星的运动，研究小组发现了恒星位置和运动的明显模式，揭示了这些恒星如何作为大约20亿年前与M31合并的另一个星系的一部分开始其生命。虽然理论上早就预测到了这种模式，但从未在任何星系中如此清晰地看到过。

“我们对银河系最近的大型星系邻居仙女座星系的新观察，揭示了一个星系移民事件的证据，非常详细，”美国国家科学基金会NOIRLab的天文学家Arjun Dey解释说，他是提交这项研究的论文的第一作者。“虽然夜空看似一成不变，但宇宙是一个动态的地方。像M31和我们银河系这样的星系是由宇宙历史上许多较小星系的建筑块构建而成的。”

“我们以前从未在恒星的运动中如此清楚地看到这一点，也没有看到这次合并产生的一些结构，”爱丁堡大学的天体物理学家、论文的合著者谢尔盖·科波索夫说。“我们逐渐发现仙女座星系的历史与我们的银河系相似。两个星系的内晕都是由单一的移民事件主导的。”

这项研究不仅揭示了我们银河系邻居的历史，也揭示了我们银河系的历史。银河系光环中的大多数恒星是在另一个星系中形成的，后来在80-100亿年前的一次星系合并中迁移到了我们的星系中。研究M31中一个相似但更近的星系合并的遗迹，给天文学家提供了一个了解银河系历史上一个重大事件的窗口。

为了追溯M31的迁移历史，团队求助于DESI。DESI的构建是为了绘制附近宇宙中数千万个星系和类星体的地图，以便测量暗能量对宇宙膨胀的影响。它是世界上最强大的多目标巡天摄谱仪，能够一夜测量超过100，000个星系的光谱。然而，DESI的世界级能力也可以在离家更近的地方使用，该仪器对团队的M31调查至关重要。

“这项科学不可能在世界上任何其他设施中完成。dei惊人的效率、吞吐量和视野使它成为世界上进行仙女座星系恒星调查的最佳系统，”Dey说。“在仅仅几个小时的观察时间里，DESI就能够用更大的望远镜超越超过十年的光谱学。”

尽管Mayall望远镜在50年前就完成了(它在1973年实现了第一次照明)，但由于持续的升级和最先进的仪器，它仍然是一个世界级的天文设施。“50年听起来很长，天真的人可能会认为这是一个设施的自然寿命，”合著者Joan R. Najita说，她也在NOIRLab工作。“但是随着更新和重复使用，像Mayall这样古老的望远镜可以继续做出惊人的发现，尽管以今天的标准来看它相对较小。”

这项研究是与哈佛大学的两位本科生Gabriel Maxemin和Joshua Josephy-Zack合作进行的，他们通过拉德克利夫高级研究所参与了该项目。纳吉塔从2021年到2022年是拉德克利夫学院的研究员。

该团队现在计划利用DESI和Mayall望远镜无与伦比的能力来探索更多M31的外围恒星，目的是以前所未有的细节揭示其结构和移民历史。

Najita总结道:“令人惊讶的是，我们可以仰望天空，阅读另一个星系数十亿年的历史，这些历史是由它的恒星的运动写成的——每颗恒星都讲述了这个故事的一部分。”“我们最初的观察超出了我们最大的期望，我们现在希望与DESI一起对整个M31光环进行一次调查。谁知道会有什么新发现。”

这项研究即将发表在《天体物理学杂志》上。