遥远的恒星流为绘制暗物质分布提供新方法

天文学家在银河系之外的一个星系中发现了一条微弱的恒星轨迹，这是人类首次在银河系外探测到球状星团恒星流。这项观测还表明，这些脆弱的结构可用于研究遥远星系中的暗物质。

这支国际研究团队由尼尔斯·玻尔研究所的朱莉·基尔·霍尔姆和DTU Space的萨拉·皮尔逊带领。据报道，这项研究成果发表于《自然》杂志。相关报道由ScienceDaily发布，所依据的材料由哥本哈根大学提供。

这条恒星流位于UGC9050-Dw1，这是一个超弥散星系。这类星系发出的光非常微弱，因此无论是星系本身，还是其中那条狭窄的恒星结构，都很难进行研究。研究人员利用新发现的恒星流，估算了该星系的总质量以及质量在其中的分布方式。

结果显示，UGC9050-Dw1含有数量可观的暗物质，这与此前关于超弥散星系的研究一致。这项研究的意义不仅在于发现了这条恒星流，还在于证明了一种此前用于研究银河系的技术，同样可以应用于另一个星系。

一条由引力塑造的轨迹

球状星团是由彼此之间的引力束缚在一起的高密度恒星群。当一个星团穿过其宿主星系时，更大星系的引力场会逐渐将恒星从星团中拉走。随着时间推移，这些恒星会沿星团的运行路径形成一条狭长的恒星流。

恒星流的结构反映了作用于其上的引力。通过研究它的形状和运动，天文学家可以推断周围星系中的物质如何分布。这使恒星流成为暗物质的有用间接标志物，因为暗物质无法被直接观测。

人们认为，暗物质约占宇宙全部物质的80%至85%，但其基本性质仍然未知。科学家通过引力推断它的存在，包括它对恒星和其他可见物质产生的影响。恒星流提供了另一种追踪这些影响的方式，因为它们的演化取决于周围的引力环境。

直到最近，恒星流一直很难被发现，因为它们的亮度极低。如今，更大规模的天文巡天、更丰富的观测数据以及改进后的分析技术，正使科学家能够探测和研究过去可能被忽略的结构。

将银河系的方法拓展出去

在这项成果之前，利用球状星团恒星流研究暗物质的做法仅限于银河系。这一限制意味着，在思考这些结构如何揭示不可见质量的分布时，天文学家手中只有一个星系的信息。

对UGC9050-Dw1的观测将这一方法拓展到了不同的星系环境。超弥散星系是尤其有价值的研究目标，因为它们微弱的外观引发了人们对其暗物质含量及其分布方式的疑问。新的分析为回答这些问题提供了另一条途径。

霍尔姆表示，这项工作表明，一种通过研究银河系建立起来的工具，可以应用于那些暗物质历来更难测量的星系。皮尔逊表示，这一结果让科学家有可能在其他星系中寻找类似的恒星流，并最终评估更大规模超弥散星系群体中的暗物质含量。

研究人员强调，目前的研究对象只有一个星系。即便如此，确认这一方法能够在银河系之外发挥作用，仍可能让科学家比较具有不同性质的星系。这些比较或许能帮助天文学家更全面地了解暗物质如何分布，以及它在宇宙中如何表现。

更多发现指日可待

随着新的天文台观测微弱星系及其周围结构，已知案例的数量可能会增加。预计欧几里得空间望远镜和南希·格雷斯·罗曼空间望远镜将提供有助于发现更多恒星流的观测视野。

更大的样本将为研究人员提供更多机会，用于检验恒星流特征、星系结构和暗物质之间的关系。目前，对UGC9050-Dw1中这条恒星流的观测已经确立：银河系最有用的引力示踪物之一，也可以应用于更遥远的距离以及一种截然不同的星系类型。