在一項重大的天文發現中，研究人員發現了三個超暗的矮星系，為宇宙的早期階段提供了新的見解。這些星系位於 NGC 300 附近，與主要星系的影響隔絕，揭示了有關恆星形成過程和數十億年前停止它們的宇宙事件的關鍵細節。
玉夫座 A 是三個新發現的矮星系之一，與著名的玉夫座螺旋星系無關，在這裡可以看到前景中幾顆明亮恆星之外的微弱恆星堆積。圖片來源：DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
發現矮星系
由亞利桑那大學斯圖爾德天文台的 David Sand 領導的天文學家團隊在距離我們約 650 萬光年的 NGC 300 星系附近發現了三個暗淡和極暗淡的矮星系。這些稀有星系分別名為 Sculptor A、B 和 C，為研究宇宙中最小的星系以及了解數十億年前阻止其恆星形成的力量提供了獨特的機會。
Sand 在馬里蘭州國家港舉行的第 245 屆美國天文學會會議新聞發佈會上分享了這些發現，這些發現現已發表在《天體物理學雜誌快報》上。
極暗淡矮星系是宇宙中已知的最暗淡和最小的星系。它們只包含幾百到幾千顆恆星——遠遠少於銀河系的數千億顆恆星——因此很難在更明亮的天體中被發現。因此，天文學家大多在離我們很近的地方，即銀河系附近發現了它們。
然而，研究銀河系附近的這些星系面臨著挑戰。該星系強大的引力和熾熱的外層氣體剝離了矮星系的氣體，改變了它們的自然演化。在更遠的地方，在銀河系的影響之外，這些星系變得如此暗淡和彌散，以至於天文學家和計算機算法幾乎不可能探測到它們。
這三個超暗的矮星系位於一個與較大物體的環境影響隔絕的空間區域。它們只包含非常古老的恆星，支持恆星形成在早期宇宙中被打斷的理論。圖片來源：DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
「像這樣的小星系是早期宇宙的殘餘，」Sand 說。「它們幫助我們了解第一批恆星和星系形成時的條件，以及為什麼有些星系完全停止產生新恆星。」
需要手動目視搜索才能發現三個暗淡和極暗的矮星系。Sand 在查閱 DECam Legacy Survey（簡稱 DECaLS）拍攝的圖像時看到了它們，DECaLS 是被稱為 DESI Legacy Imaging Surveys 的三個公共調查之一，該調查聯合拍攝了大約三分之一的天空，為正在進行的暗能量光譜儀（簡稱 DESI）調查提供目標。
「當時正值疫情期間，」Sand 回憶道。 「我一邊看電視，一邊瀏覽 DESI Legacy Survey 查看器，重點關注那些我知道之前沒有被搜索過的天空區域。我花了幾個小時隨意搜索——然後砰！它們就出現了。」
來自玉夫座星系的見解
玉夫座星系是第一批在原始、孤立的環境中發現的超暗矮星系之一，不受銀河系或其他大型結構的影響。為了進一步研究這些星系，Sand 和他的團隊使用了雙子座南望遠鏡，它是國際雙子座天文台的一半，部分由 NSF 資助，由 NSF NOIRLab 運營。
雙子座南的雙子座多目標光譜儀捕捉到了這三個星系的精美細節。數據分析顯示，它們似乎沒有氣體，只包含非常古老的恆星，這表明它們的恆星形成很久以前就被抑制了。這支持了現有的理論，即超暗矮星系是恆星「鬼城」，恆星形成在早期宇宙中被切斷。
「這正是我們對如此微小物體的期望，」桑德說。「氣體是凝聚和點燃新恆星融合所需的關鍵原材料。但超暗矮星系的引力太小，無法抓住這種至關重要的成分，當它們受到附近巨大星系的影響時，它很容易丟失。」
對宇宙研究的意義
由於玉夫座星系距離任何較大的星系都很遠，因此它們的氣體不可能被巨大的鄰居帶走。另一種解釋是天文學家所說的再電離時代——大爆炸後不久的一段時期，高能紫外線光子充斥着宇宙，可能將最小星系中的氣體蒸發殆盡。另一種可能性是，矮星系中一些最早的恆星經歷了高能超新星爆炸，以高達每小時 3500 萬公里（約 2000 萬英里）的速度噴出噴出物，並將氣體從其宿主中推出。
研究小組表示，矮星系可以為研究早期宇宙打開一扇窗戶，因為再電離時代可能將所有星系的當前結構與宇宙尺度上最早的結構形成聯繫起來。
「我們不知道這種再電離效應有多強或多均勻，」桑德解釋道。「再電離可能是不均勻的，並不是同時發生在所有地方。」
為了回答這個問題，天文學家需要找到更多像玉夫座星系這樣的物體。通過使用機器學習工具，桑德和他的團隊希望實現自動化和加速發現，希望天文學家能夠得出更有力的結論。
編譯自/scitechdaily
