在一项重大的天文发现中，研究人员发现了三个超暗的矮星系，为宇宙的早期阶段提供了新的见解。这些星系位于 NGC 300 附近，与主要星系的影响隔绝，揭示了有关恒星形成过程和数十亿年前停止它们的宇宙事件的关键细节。
玉夫座 A 是三个新发现的矮星系之一，与著名的玉夫座螺旋星系无关，在这里可以看到前景中几颗明亮恒星之外的微弱恒星堆积。图片来源：DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
发现矮星系
由亚利桑那大学斯图尔德天文台的 David Sand 领导的天文学家团队在距离我们约 650 万光年的 NGC 300 星系附近发现了三个暗淡和极暗淡的矮星系。这些稀有星系分别名为 Sculptor A、B 和 C，为研究宇宙中最小的星系以及了解数十亿年前阻止其恒星形成的力量提供了独特的机会。
Sand 在马里兰州国家港举行的第 245 届美国天文学会会议新闻发布会上分享了这些发现，这些发现现已发表在《天体物理学杂志快报》上。
极暗淡矮星系是宇宙中已知的最暗淡和最小的星系。它们只包含几百到几千颗恒星——远远少于银河系的数千亿颗恒星——因此很难在更明亮的天体中被发现。因此，天文学家大多在离我们很近的地方，即银河系附近发现了它们。
然而，研究银河系附近的这些星系面临着挑战。该星系强大的引力和炽热的外层气体剥离了矮星系的气体，改变了它们的自然演化。在更远的地方，在银河系的影响之外，这些星系变得如此暗淡和弥散，以至于天文学家和计算机算法几乎不可能探测到它们。
这三个超暗的矮星系位于一个与较大物体的环境影响隔绝的空间区域。它们只包含非常古老的恒星，支持恒星形成在早期宇宙中被打断的理论。图片来源：DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
“像这样的小星系是早期宇宙的残余，”Sand 说。“它们帮助我们了解第一批恒星和星系形成时的条件，以及为什么有些星系完全停止产生新恒星。”
需要手动目视搜索才能发现三个暗淡和极暗的矮星系。Sand 在查阅 DECam Legacy Survey（简称 DECaLS）拍摄的图像时看到了它们，DECaLS 是被称为 DESI Legacy Imaging Surveys 的三个公共调查之一，该调查联合拍摄了大约三分之一的天空，为正在进行的暗能量光谱仪（简称 DESI）调查提供目标。
“当时正值疫情期间，”Sand 回忆道。 “我一边看电视，一边浏览 DESI Legacy Survey 查看器，重点关注那些我知道之前没有被搜索过的天空区域。我花了几个小时随意搜索——然后砰！它们就出现了。”
来自玉夫座星系的见解
玉夫座星系是第一批在原始、孤立的环境中发现的超暗矮星系之一，不受银河系或其他大型结构的影响。为了进一步研究这些星系，Sand 和他的团队使用了双子座南望远镜，它是国际双子座天文台的一半，部分由 NSF 资助，由 NSF NOIRLab 运营。
双子座南的双子座多目标光谱仪捕捉到了这三个星系的精美细节。数据分析显示，它们似乎没有气体，只包含非常古老的恒星，这表明它们的恒星形成很久以前就被抑制了。这支持了现有的理论，即超暗矮星系是恒星“鬼城”，恒星形成在早期宇宙中被切断。
“这正是我们对如此微小物体的期望，”桑德说。“气体是凝聚和点燃新恒星融合所需的关键原材料。但超暗矮星系的引力太小，无法抓住这种至关重要的成分，当它们受到附近巨大星系的影响时，它很容易丢失。”
对宇宙研究的意义
由于玉夫座星系距离任何较大的星系都很远，因此它们的气体不可能被巨大的邻居带走。另一种解释是天文学家所说的再电离时代——大爆炸后不久的一段时期，高能紫外线光子充斥着宇宙，可能将最小星系中的气体蒸发殆尽。另一种可能性是，矮星系中一些最早的恒星经历了高能超新星爆炸，以高达每小时 3500 万公里（约 2000 万英里）的速度喷出喷出物，并将气体从其宿主中推出。
研究小组表示，矮星系可以为研究早期宇宙打开一扇窗户，因为再电离时代可能将所有星系的当前结构与宇宙尺度上最早的结构形成联系起来。
“我们不知道这种再电离效应有多强或多均匀，”桑德解释道。“再电离可能是不均匀的，并不是同时发生在所有地方。”
为了回答这个问题，天文学家需要找到更多像玉夫座星系这样的物体。通过使用机器学习工具，桑德和他的团队希望实现自动化和加速发现，希望天文学家能够得出更有力的结论。
编译自/scitechdaily
