天文學家在仙女星系外圍發現不尋常的「化石」可能揭示宇宙的歷史

研究人員在仙女星系的外圍發現了一個獨特的超微矮星系，這要歸功於一位業餘天文學家的慧眼，他檢查了由美國國家科學基金會NOIRLab的社區科學和數據中心處理的檔案數據。這個矮星系--Pegasus V--在專業天文學家使用國際雙子座天文台（NSF NOIRLab的一個項目）進行的後續觀測中被發現含有極少的重元素，很可能是第一批星系的「化石」。

PegASUSV星系的發現是由西班牙安達盧西亞天文研究所的David Martinez-Delgado協調的對仙女矮星系的系統搜索的一部分，當時業餘天文學家Giuseppe Donatiello在DESI遺產成像調查的圖像數據中發現了一個奇怪的 「污點」。該圖像是由美國能源部製造的暗能量相機在Cerro Tololo美洲天文台（CTIO）的Víctor M. Blanco 4米望遠鏡上拍攝的。這些數據是通過社區管道處理的，該管道由NOIRLab的社區科學和數據中心（CSDC）運作。

天文學家使用更大的8.1米雙子座北望遠鏡和GMOS儀器進行後續深入觀測時，發現了Pegasus V的微弱恆星，證實它是仙女星系外圍的一個超微弱矮星系。

用雙子座北望遠鏡進行的觀測顯示，與類似的矮星系相比，這個星系似乎極度缺乏重元素，這意味着它非常古老，很可能是宇宙中第一批星系的「化石」。

「我們發現了一個極其微弱的星系，它的恆星在宇宙歷史上很早就形成了，」英國薩里大學的天文學家、宣布這一發現的論文的主要作者Michelle Collins評論道。「這一發現標誌着首次在仙女星系周圍發現了一個如此暗淡的星系，該星系是利用並非專門為該任務設計的天文勘測發現的。」

最暗淡的星系被認為是最早形成的星系的「化石」，這些星系遺迹包含了關於最早的恆星形成的線索。雖然天文學家預計宇宙中會有很多像Pegasus V這樣的暗淡星系，但他們還沒有發現像他們的理論所預測的那麼多。如果微弱星系的數量真的比預測的少，這將意味着天文學家對宇宙學和暗物質的理解存在嚴重問題。

因此，發現這些微弱星系的例子是一項重要的工作，但也是一項困難的工作。挑戰的一部分在於這些暗淡星系非常難以發現，它們只是作為一些稀疏的星星出現在廣闊的天空圖像中。

薩里大學的博士生Emily Charles也參與了這項研究，她解釋說：「這些極其微弱的星系的問題在於，它們很少有我們通常用來識別它們和測量它們的距離的明亮的星星。雙子座的8.1米鏡子使我們能夠找到微弱的老恆星，這使我們能夠測量Pegasus V的距離，並確定其恆星群極其古老。」

研究小組在Pegasus V中發現的古老恆星的強烈集中表明，該天體很可能是第一批星系的「化石」。與仙女星系周圍的其他暗淡星系相比，」似乎是獨一無二的古老和金屬貧乏，表明它的恆星形成確實很早就停止了。

Collins總結說：「我們希望對Pegasus V的化學特性的進一步研究將為宇宙中最早的恆星形成時期提供線索。這個來自宇宙早期的小化石星系可能會幫助我們了解星系是如何形成的，以及我們對暗物質的理解是否正確。」

國家科學基金會雙子座項目官員Martin Still說：「公眾可以使用的雙子座北望遠鏡為社區天文學家提供了一系列的能力。在這種情況下，雙子座支持這個國際團隊確認矮星系的存在，將其與仙女座星系進行物理關聯，並確定其進化恆星群的金屬缺乏性質。」

即將到來的天文設施將為微弱的星系帶來更多的光明。Pegasus V見證了宇宙歷史上一個被稱為再電離的時期，其他可以追溯到這個時期的天體很快就會被美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀測到。天文學家還希望在未來利用Vera C. Rubin天文台發現其他此類微弱星系，這是美國國家科學基金會NOIRLab的一個項目。Vera C. Rubin天文台將對光學天空進行一次史無前例的、長達10年的調查，稱為空間和時間遺產調查（LSST）。