艺术家对麦哲伦恒星流的演绎。银河系最近的邻近星系——小麦哲伦星云和大麦哲伦星云——显示在插图的右侧。当这些星系向右移动时，气态麦哲伦流在它们后面汹涌澎湃，交织在一起，延伸在南部的天空中。这幅插图还显示了在麦哲伦恒星流中发现的13颗红巨星。资料来源:CfA / Melissa Weiss

　　阿斯特罗科学家们通过识别与附近一对星系发出的宇宙气流有关的恒星，解决了半个世纪以来的科学谜团。

　　近50年来，天文学家在麦哲伦星系中寻找恒星的过程中一无所获。麦哲伦流是一个巨大的气体带，横跨南半球的天空，跨度接近300个月球直径，尾随在麦哲伦云星系后面，麦哲伦云星系是我们银河系最近的两个宇宙邻居。

　　恒星识别的突破

　　现在漫长的寻星终于结束了。哈佛和史密森天体物理中心(CfA)的研究人员及其同事已经确定了13颗恒星，它们的距离、运动和化学组成使它们正好处于神秘的流中。

　　对这些恒星的定位现在已经确定了麦哲伦流的真实距离，揭示了它从15万光年到40多万光年的距离。这些发现为绘制和模拟麦哲伦流的前所未有的细节铺平了道路，为我们银河系及其邻居的历史和特征提供了新的见解。

　　“麦哲伦流主宰着南半球的天空，我们的工作终于发现了人们寻找了几十年的恒星结构，”CfA天文学和天体物理学博士生、一项新研究的主要作者韦丹·钱德拉(Vedant Chandra)说。

　　“有了这些结果和更多类似的结果，我们希望对麦哲伦流和麦哲伦云的形成，以及它们过去和未来与银河系的相互作用有更深入的了解，”合著者查理·康罗伊说，他是CfA的天文学教授和钱德拉的顾问。

　　洞察麦哲伦星云

　　大麦哲伦星云和小麦哲伦星云是银河系的矮卫星星系。肉眼可以看到薄纱般的亮度，云自古以来就为人所知。随着越来越强大的望远镜的出现，能够感知到我们肉眼无法看到的微弱现象，天文学家在20世纪70年代初发现了一个巨大的氢气羽流，显然是从云中喷出的。

　　对麦哲伦流内部气体的研究进一步表明，麦哲伦流有两条交织在一起的细丝，分别来自于两个星云。这些特征表明，银河系的引力可能将麦哲伦流从云层中拉了出来。然而，这个星系流究竟是如何形成的仍然很难确定，很大程度上是因为它假定的恒星成分仍然难以辨认。

　　解开恒星之谜

　　钱德拉从2021年开始在CfA攻读博士学位，他通过一个雄心勃勃的项目来解决这个问题。钱德拉向康罗伊咨询了一些有趣的研究领域，康罗伊向钱德拉指出了银河系未知的边界。点缀在银河系外围的星星很少被研究过，因为我们的太阳系正好位于银河系本身的星光盘中——就像一个站在舞台附近的音乐会观众试图看到人群外围的某个人一样。

　　然而，在过去的十年里，由新仪器——尤其是欧洲航天局的盖亚宇宙飞船——编制的深度观测目录已经开始探测恒星物体，这些物体可能就是这些难以捉摸的前沿恒星。通过CfA和麻省理工学院，钱德拉获得了智利拉斯坎帕纳斯天文台6.5米麦哲伦望远镜的许可，对200颗遥远的银河系恒星进行了光谱分析，该项目完成后将成为迄今为止最大的样本集。

　　麦哲伦流的光谱分析

　　光谱学包括从一个物体上收集足够的光，以检测光的色带内的某些特征，这些特征就像指纹一样，唯一地识别单个化学元素。因此，这些特征揭示了一个物体的化学组成，说明了它的起源。此外，这些特征会根据到一个物体的距离而变化，这使得天文学家能够判断一个物体(比如一颗恒星)的去向，以及它来自哪里。

　　在钱德拉的研究中，光谱分析揭示了一组13颗恒星，它们的距离和速度正好落在麦哲伦流的预期范围内。更重要的是，这些恒星的化学丰度与麦哲伦星云的相似，例如，它们明显缺乏被天文学家称为金属的重元素。“这13颗恒星正好从我们的数据集中消失了，”该研究的合著者、前CfA研究生、现任麻省理工学院哈勃博士后的Rohan Naidu说。

　　通过这些恒星获得麦哲伦流的固体距离和范围测量，研究人员支持了它的起源故事，即银河系的引力抓取。与之前的估计相比，研究人员还能够以更高的置信度计算出天然气流的整体天然气分布。这种分布表明，流的质量实际上是一般估计的两倍。

　　根据之前的观测，这一结果反过来预示着未来银河系中充满了新恒星的形成，因为该流正在积极地落入我们的银河系。通过这种方式，银河流成为了形成新鲜银河系恒星所需的冷中性气体的主要提供者。

　　银河研究的未来

　　“麦哲伦流是银河系恒星热量的主要来源——它是我们的早餐、午餐和晚餐，”该研究的合著者、前CfA ITC博士后、现在卡内基天文台的工作人员科学家Ana Bonaca说。“根据对麦哲伦流的更高质量的新估计，银河系最终可能比最初想象的要重。”

　　对麦哲伦流的进一步研究也将帮助天文学家更多地了解银河系的组成。因为气流被认为追溯了麦哲伦星云过去的路径，通过气流模拟相对巨大的大麦哲伦星云的演化将改善对银河系质量分布的测量。大部分的质量是以暗物质的形式存在的，这是一种鲜为人知的、能产生引力的物质。更好地测量银河系遥远腹地的质量将有助于解释普通物质与暗物质的含量，限制后者的可能属性。

　　钱德拉说:“拥有像麦哲伦流这样巨大的恒星流的美妙之处在于，我们现在可以用它进行许多天体物理研究。”“随着我们的光谱调查继续进行，我们发现了更多的恒星，我们很高兴看到银河系外围还有其他惊喜等着我们。”

　　参考文献:《麦哲伦恒星流的发现》，作者:Vedant Chandra, Rohan P. Naidu, Charlie Conroy, Ana Bonaca, Dennis Zaritsky, Phillip A. Cargile, Nelson Caldwell, Benjamin D. Johnson, Jiwon Jesse Han和袁森Ting, 2023年10月13日，《天体物理学杂志》。1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / acf7bf

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