仙女座星系發現“銀河系移民”的足跡 _仙女座

由國家科學基金會NOIRLab的天文學家領導的研究人員發現了恒星大量遷移到仙女座星系的驚人新證據。該團隊在基特峰國家天文臺的Nicholas U. Mayall 4米望遠鏡上使用能源部的暗能量光譜儀器，以前所未有的細節和清晰度揭示了這個星系中復雜的結構。這張圖像上的每個點代表仙女座星系中的一顆恒星，恒星的運動(相對于星系)用顏色編碼，從藍色(朝著我們移動)到紅色(遠離我們) 。Credit: KPNO/NOIRLab/AURA/NSF/E. Slawik/D. de Martin/M. Zamani
據美國物理學家組織網（by Association of Universities for Research in Astronomy）：在數十億年的過程中，星系通過鍛造新的恒星并通過恰當命名的“星系移民”事件與其他星系融合而成長和進化。天文學家試圖通過研究星系中各個恒星的運動以及恒星和暗物質的擴展光暈來揭示這些移民事件的歷史。然而，這種宇宙考古學直到現在只可能在我們自己的星系——銀河系中進行。
一個國際研究小組在仙女座星系發現了驚人的新證據，表明銀河系最近的大星系鄰居仙女座星系發生了大規模的星系移民事件。新的結果是由美國能源部的暗能量光譜儀器(DESI)在基特峰國家天文臺的Nicholas U. Mayall 4米望遠鏡上獲得的，基特峰國家天文臺是美國國家科學基金會NOIRLab的一個項目。
通過測量仙女座星系(也被稱為梅西耶31 (M31))內光環中近7500顆恒星的運動，研究小組發現了恒星位置和運動的明顯模式，揭示了這些恒星如何作為大約20億年前與M31合并的另一個星系的一部分開始其生命。雖然理論上早就預測到了這種模式，但從未在任何星系中如此清晰地看到過。
“我們對銀河系最近的大型星系鄰居仙女座星系的新觀察，揭示了一個星系移民事件的證據，非常詳細，”美國國家科學基金會NOIRLab的天文學家Arjun Dey解釋說，他是提交這項研究的論文的第一作者。“雖然夜空看似一成不變，但宇宙是一個動態的地方。像M31和我們銀河系這樣的星系是由宇宙歷史上許多較小星系的建筑塊構建而成的。”
“我們以前從未在恒星的運動中如此清楚地看到這一點，也沒有看到這次合并產生的一些結構，”愛丁堡大學的天體物理學家、論文的合著者謝爾蓋·科波索夫說。“我們逐漸發現仙女座星系的歷史與我們的銀河系相似。兩個星系的內暈都是由單一的移民事件主導的。”
這項研究不僅揭示了我們銀河系鄰居的歷史，也揭示了我們銀河系的歷史。銀河系光環中的大多數恒星是在另一個星系中形成的，后來在80-100億年前的一次星系合并中遷移到了我們的星系中。研究M31中一個相似但更近的星系合并的遺跡，給天文學家提供了一個了解銀河系歷史上一個重大事件的窗口。
為了追溯M31的遷移歷史，團隊求助于DESI 。DESI的構建是為了繪制附近宇宙中數千萬個星系和類星體的地圖，以便測量暗能量對宇宙膨脹的影響。它是世界上最強大的多目標巡天攝譜儀，能夠一夜測量超過100，000個星系的光譜。然而，DESI的世界級能力也可以在離家更近的地方使用，該儀器對團隊的M31調查至關重要。
“這項科學不可能在世界上任何其他設施中完成。dei驚人的效率、吞吐量和視野使它成為世界上進行仙女座星系恒星調查的最佳系統，”Dey說。“在僅僅幾個小時的觀察時間里，DESI就能夠用更大的望遠鏡超越超過十年的光譜學。”
盡管Mayall望遠鏡在50年前就完成了(它在1973年實現了第一次照明)，但由于持續的升級和最先進的儀器，它仍然是一個世界級的天文設施。“50年聽起來很長，天真的人可能會認為這是一個設施的自然壽命，”合著者Joan R. Najita說，她也在NOIRLab工作。“但是隨著更新和重復使用，像Mayall這樣古老的望遠鏡可以繼續做出驚人的發現，盡管以今天的標準來看它相對較小。”
這項研究是與哈佛大學的兩位本科生Gabriel Maxemin和Joshua Josephy-Zack合作進行的，他們通過拉德克利夫高級研究所參與了該項目。納吉塔從2021年到2022年是拉德克利夫學院的研究員。
該團隊現在計劃利用DESI和Mayall望遠鏡無與倫比的能力來探索更多M31的外圍恒星，目的是以前所未有的細節揭示其結構和移民歷史。
Najita總結道:“令人驚訝的是，我們可以仰望天空，閱讀另一個星系數十億年的歷史，這些歷史是由它的恒星的運動寫成的——每顆恒星都講述了這個故事的一部分。”“我們最初的觀察超出了我們最大的期望，我們現在希望與DESI一起對整個M31光環進行一次調查。誰知道會有什么新發現。”
這項研究即將發表在《天體物理學雜志》上。