我们今日所见的银河系,并非一蹴而就,而是在数十亿年的漫长岁月中,通过持续吸纳并整合众多小型星系,即矮星系,才逐渐演变形成。
研究人员发现,这些被早期银河系吞并的矮星系所遗留下的恒星,依然保留着其原始星系的特征印记。天文学家们正日益精进地识别这些共同特点,并以此回溯恒星的起源星系。一支天文学家团队近日宣布,他们成功辨认出20颗具有高度相似特征的恒星,这些恒星极有可能诞生于同一个古老的矮星系,该团队将此星系暂定名为“洛基”。
赫特福德大学的博士后研究员费德里科·塞斯蒂托,作为此次研究的合著者,向太空网(Space.com)透露:“我们或许已找到了众多曾共同构建银河系的小型星系之一。”
这项已发表于《皇家天文学会月报》的研究,是塞斯蒂托此前工作的延续。新观测的目标恒星,正是他早期筛选出的研究对象。如今,塞斯蒂托及其团队掌握了更多判断恒星本源星系的依据。
塞斯蒂托表示:“这项研究是先前工作的扩展。过去我们主要关注这些运动路径异常的古老恒星,但缺乏其化学成分数据,而本次研究恰好弥补了这一空缺。”
宇宙早期的恒星主要由氢和氦构成。在恒星内部,这些元素通过核聚变产生更重的元素,为后续恒星的形成奠定基础,这一过程在宇宙中周而复始。
被称为“贫金属星”的远古恒星,因其极早的形成时间,内部所含铁等重元素含量极低。正是这种“贫金属”的特性,成为科学家们判断恒星是否源自同一矮星系的关键线索之一。
塞斯蒂托解释道:“我们推断,这些古老的贫金属星均诞生于一个小型星系,该星系随后在银河系演化过程中被其吞噬殆尽。”
然而,银河系内贫金属星数量庞大,仅凭元素构成尚不足以锁定其精确来源。为此,研究团队进一步结合了恒星的位置分布与运行轨道等额外特征进行筛选。
塞斯蒂托指出:“这些恒星的运行轨道极为独特,它们聚集在银河系的银盘区域附近,而通常银盘区域更多分布着年轻且金属含量较高的恒星。”
银盘是银河系的核心盘状结构,包括太阳在内的绝大多数恒星均位于此。这20颗恒星的独特分布位置,进一步有力地支持了它们拥有共同起源的推测。
塞斯蒂托强调:“要得出这样的结论,离不开对这些古老贫金属星精确的轨道测量与深入的化学成分分析。”
尽管学界此前已对它们的运行轨道进行了观测和研究,但本次新增的化学分析数据,为研究人员提供了更强有力的证据,证实了这些恒星确实源自同一个星系。
为了全面剖析目标恒星的特征,研究团队采用了多维度研究方法。
塞斯蒂托认为:“这项研究最具吸引力的部分,在于它整合了多种技术与研究手段,一步步揭示了这些恒星的起源。”
天文学家们结合了高分辨率光谱分析、细致的轨道运动观测以及先进的理论模拟,以解读恒星的化学组成和运行规律。
他表示:“我们竭尽所能地完整描绘了这批恒星的各项属性。”
团队将这20颗恒星的化学成分,与银河系晕星、已知矮星系恒星以及模拟恒星群体进行了细致比较。结果显示,它们的化学特征明显受到高能超新星、极超新星、高速旋转大质量恒星和中子星并合活动的影响。
研究中未发现白矮星爆发留下的痕迹。据此,研究人员推断,这些恒星的母星系极有可能是一个存续时间较短、活动异常剧烈的矮星系。
塞斯蒂托一直致力于搜寻这类远古星系,因为揭示它们的秘密,能帮助人类更深入地理解银河系的整体演化过程。
塞斯蒂托提到:“银河系中那些金属含量最低的恒星,是宇宙中最古老的天体之一,其研究价值极高。它们犹如一扇窗,使我们得以窥视银河系乃至整个宇宙的早期形成过程、宇宙元素的起源,以及初代恒星的原始特性。”
银河系周围或许还隐藏着更多类似“洛基”的矮星系。塞斯蒂托指出,在银河系外围区域搜寻那些已瓦解、被吞噬的小型星系相对容易,然而,在银盘内部定位这类天体的难度要大得多。
银盘内密布着大量年轻且金属含量丰富的恒星,从中筛选出目标恒星需要投入大量时间。但塞斯蒂托对未来从银河系演化历程中挖掘更多新发现充满期待。
他表示:“尽管本次研究的观测恒星数量有限,但其前景无疑是广阔的。未来我们将利用多目标光谱观测设备,有望一次性获取数千颗恒星的化学数据。
届时,我们将能更透彻地理解构建银河系的众多‘原始星团’的真实面貌。”
