天文學家揭示了有關小星系NGC 300 的新細節，挑戰了現有的星系形成理論。透過觀察古老的、金屬貧乏的恆星和延伸超過100000 光年的巨大恆星流，該研究表明，即使是矮星係也會從周圍環境中吸積質量，就像它們的大星系一樣。

NGC 300 是宇宙中一個相對孤立區域的小星系。它距離地球約600 萬光年，是銀河系的近鄰之一。圖片來源：ESO

由亞利桑那大學的Catherine Fielder 領導的天文學家團隊捕捉到了迄今為止最詳細的小星系及其周圍環境的圖像。這些圖像揭示了通常在更大星系中看到的特徵，為了解較小星系的形成和演化提供了難得的機會。研究結果表明，推動星系成長的過程可能比以前認為的更為普遍。

菲爾德上週在馬裡蘭州國家港舉行的美國天文學會第245 次會議上分享了研究結果。

包括我們銀河系在內的星系在數十億年的時間裡透過與較小星系合併而成長，這個過程被稱為分層組裝。這種「構建塊」方法在大型星系中得到了充分證實，其中古老恆星流（被吸收的星系的殘餘）有助於追溯它們的歷史。這些恆星流與散落的較老恆星一起形成了所謂的恆星暈。這個巨大的低密度恆星雲環繞著星係明亮的中央盤，並提供了對其過去的洞察。

根據傳統觀點，較小的星系（例如附近的大麥哲倫星雲）可能由於引力較弱而吸引質量並與較小的系統（包括其他矮星系）合併的機會較少。了解此類星系如何在層次結構中獲取質量並成長仍是一個懸而未決的問題。

菲爾德和她的同事們圍繞著這個小星系繪製了恆星圖，並發現了一條巨大的恆星流，從星系中心延伸超過100，000 光年。這張圖片顯示了NGC 300 及其相關特徵，例如恆星流和殼結構，以白線表示。圖片來源：Catherine Fielder

研究人員使用智利塞羅托洛洛美洲際天文台4 米布蘭科望遠鏡上的暗能量相機(DECam) 對11 個矮星系進行了深度成像調查，其中包括質量與大麥哲倫星雲相似的螺旋星系NGC 300 。這些觀測是DECam 局部體積調查(DELVE) 的一部分，揭示了NGC 300 特徵的前所未有的細節。 NGC 300 的星系盤橫跨約94,000 光年，比銀河系略小，僅佔其恆星質量的2% 左右。

「NGC 300 是此類研究的理想候選者，因為它位於偏遠地區，」阿爾伯塔大學斯圖爾德天文台的研究員Fielder 說。 “這可以讓它免受像銀河系這樣的大質量伴星的影響，而銀河系會影響附近的小星系，比如大麥哲倫星雲。這有點像在看宇宙’化石記錄’。”

Víctor M. Blanco 4 公尺望遠鏡有一個直徑4 公尺（13 英尺）的鏡子，重15400 公斤（34000 磅）。它是在20 世紀60 年代設計的。暗能量相機（黑色）安裝在Serrurier 桁架（白色）頂部附近的主焦點（第一個焦點）。藍色結構是允許望遠鏡在赤經中移動的大型軸承。望遠鏡的赤緯軸位於赤經軸承中間的高度，在大型U 形凹口的左側可以看到得最清楚。主鏡位於比赤緯軸低幾英尺的位置。圖片來源：DOE/LBNL/DECam/R. Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

菲爾德和她的同事繪製了這個小星系周圍的恆星圖，並發現了一條巨大的恆星流，從星系中心延伸超過10,0000 光年。

「我們認為恆星流是星系從周圍環境中吸積質量的明顯跡象，因為這些結構不容易透過內部過程形成，」菲爾德說，她的研究結果將發表在《天文物理學雜誌》上。

此外，研究人員還發現了恆星的痕跡，這些恆星排列成殼狀圖案，讓人聯想到從星系中心發出的同心波，還有氣流環繞的跡象——這表明，無論是什麼原因造成了氣流，都可能改變了其圍繞NGC 300 的軌道方向。

「我們不確定我們能否在這些小星系中找到任何東西，」她說。 “NGC 300 周圍的這些特徵為我們提供了’確鑿證據’，證明它確實吸積了一些東西。”

該團隊還在星系暈中發現了一個以前未知的、缺乏金屬的球狀星團，這是過去吸積事件的另一個「確鑿證據」。

在測量恆星群的年齡時，天文學家經常求助於一種稱為「金屬豐度」的特徵——該術語指的是恆星內部存在的化學元素。由於較重的元素大多是在質量較大的恆星在其生命週期結束時或接近結束時形成的，因此需要幾代恆星形成才能豐富這些元素。因此，缺乏較重元素（或金屬豐度低）的恆星群被認為更古老，菲爾德解釋。

「我們在NGC 300 周圍觀察到的特徵中的恆星古老且缺乏金屬，這清楚地說明了一切，」菲爾德說。 「這些結構很可能起源於一個被拉開並被NGC 300 吸收的微小星系。”

菲爾德說，這些發現清楚地表明，即使是矮星係也可以透過吸積較小的星系來形成恆星暈，這與較大星系中看到的生長模式相呼應。

「NGC 300 現在是同類矮星系中吸積驅動的恆星暈組裝最引人注目的例子之一，揭示了星系如何在宇宙中生長和演化。”

編譯自/ ScitechDaily