天文学家在仙女星系外围发现不寻常的“化石”可能揭示宇宙的历史

研究人员在仙女星系的外围发现了一个独特的超微矮星系，这要归功于一位业余天文学家的慧眼，他检查了由美国国家科学基金会NOIRLab的社区科学和数据中心处理的档案数据。这个矮星系--Pegasus V--在专业天文学家使用国际双子座天文台（NSF NOIRLab的一个项目）进行的后续观测中被发现含有极少的重元素，很可能是第一批星系的“化石”。

PegASUSV星系的发现是由西班牙安达卢西亚天文研究所的David Martinez-Delgado协调的对仙女矮星系的系统搜索的一部分，当时业余天文学家Giuseppe Donatiello在DESI遗产成像调查的图像数据中发现了一个奇怪的 “污点”。该图像是由美国能源部制造的暗能量相机在Cerro Tololo美洲天文台（CTIO）的Víctor M. Blanco 4米望远镜上拍摄的。这些数据是通过社区管道处理的，该管道由NOIRLab的社区科学和数据中心（CSDC）运作。

天文学家使用更大的8.1米双子座北望远镜和GMOS仪器进行后续深入观测时，发现了Pegasus V的微弱恒星，证实它是仙女星系外围的一个超微弱矮星系。

用双子座北望远镜进行的观测显示，与类似的矮星系相比，这个星系似乎极度缺乏重元素，这意味着它非常古老，很可能是宇宙中第一批星系的“化石”。

“我们发现了一个极其微弱的星系，它的恒星在宇宙历史上很早就形成了，”英国萨里大学的天文学家、宣布这一发现的论文的主要作者Michelle Collins评论道。“这一发现标志着首次在仙女星系周围发现了一个如此暗淡的星系，该星系是利用并非专门为该任务设计的天文勘测发现的。”

最暗淡的星系被认为是最早形成的星系的“化石”，这些星系遗迹包含了关于最早的恒星形成的线索。虽然天文学家预计宇宙中会有很多像Pegasus V这样的暗淡星系，但他们还没有发现像他们的理论所预测的那么多。如果微弱星系的数量真的比预测的少，这将意味着天文学家对宇宙学和暗物质的理解存在严重问题。

因此，发现这些微弱星系的例子是一项重要的工作，但也是一项困难的工作。挑战的一部分在于这些暗淡星系非常难以发现，它们只是作为一些稀疏的星星出现在广阔的天空图像中。

萨里大学的博士生Emily Charles也参与了这项研究，她解释说：“这些极其微弱的星系的问题在于，它们很少有我们通常用来识别它们和测量它们的距离的明亮的星星。双子座的8.1米镜子使我们能够找到微弱的老恒星，这使我们能够测量Pegasus V的距离，并确定其恒星群极其古老。”

研究小组在Pegasus V中发现的古老恒星的强烈集中表明，该天体很可能是第一批星系的“化石”。与仙女星系周围的其他暗淡星系相比，”似乎是独一无二的古老和金属贫乏，表明它的恒星形成确实很早就停止了。

Collins总结说：“我们希望对Pegasus V的化学特性的进一步研究将为宇宙中最早的恒星形成时期提供线索。这个来自宇宙早期的小化石星系可能会帮助我们了解星系是如何形成的，以及我们对暗物质的理解是否正确。”

国家科学基金会双子座项目官员Martin Still说：“公众可以使用的双子座北望远镜为社区天文学家提供了一系列的能力。在这种情况下，双子座支持这个国际团队确认矮星系的存在，将其与仙女座星系进行物理关联，并确定其进化恒星群的金属缺乏性质。”

即将到来的天文设施将为微弱的星系带来更多的光明。Pegasus V见证了宇宙历史上一个被称为再电离的时期，其他可以追溯到这个时期的天体很快就会被美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到。天文学家还希望在未来利用Vera C. Rubin天文台发现其他此类微弱星系，这是美国国家科学基金会NOIRLab的一个项目。Vera C. Rubin天文台将对光学天空进行一次史无前例的、长达10年的调查，称为空间和时间遗产调查（LSST）。