摘要：想象一下银河系和仙女座星系是两艘巨大的航空母舰，每艘都被一支小型战舰舰队包围着。这些“战舰”代表矮星系，其尺寸和质量比其巨大的螺旋星系要小得多。银河系有大约 70 个已知的矮星系，而仙女座星系似乎有三倍于银河系的矮星系。这些小星系为了解这两个星系在数十亿年中如
想象一下银河系和仙女座星系是两艘巨大的航空母舰，每艘都被一支小型战舰舰队包围着。这些“战舰”代表矮星系，其尺寸和质量比其巨大的螺旋星系要小得多。银河系有大约 70 个已知的矮星系，而仙女座星系似乎有三倍于银河系的矮星系。这些小星系为了解这两个星系在数十亿年中如何演化提供了宝贵的线索。但它们的历史却讲述了截然不同的故事。
与银河系不同，仙女座星系的卫星星系排列奇特，许多星系都绕同一平面运行。它们长期存在的恒星形成过程也对现有模型提出了挑战，暗示着未知的宇宙力量在起作用。（这张仙女座星系（M31）的图像由 NASA 的星系演化探测器拍摄，图中炽热的恒星在明亮地燃烧，显示出一张熟悉面孔的紫外面。）图片来源：NASA/JPL-Caltech
银河系的存在相对平静，而仙女座星系则经历了更为混乱的过去，包括几十亿年前与另一个星系的一次大碰撞。
为了更好地了解仙女座星系不寻常的卫星系统，天文学家利用哈勃太空望远镜进行了一项雄心勃勃的调查，以全面列出其已知的矮星系清单。这项工作有助于科学家拼凑出我们最近的星系邻居的动态历史。
这是广角视图，显示了围绕仙女座大星系 (M31) 运行的已知卫星星系的分布情况，仙女座大星系距离我们 250 万光年。哈勃太空望远镜用于研究黄色圆圈中 36 个微型星系。仙女座是图像中心的明亮纺锤形物体。所有矮星系似乎都被限制在一个平面上，都朝着同一个方向运行。广角视图来自地面摄影。哈勃的光学稳定性、清晰度和效率使这项雄心勃勃的调查成为可能。图像右侧是哈勃对四个矮星系的近距离快照。最突出的矮星系是 M32 (NGC 221)，这是一个紧凑的椭圆星系，可能是几十亿年前与仙女座相撞的更大星系的残余核心。图片来源：NASA、ESA、Alessandro Savino（加州大学伯克利分校）、Joseph DePasquale（STScI）、Akira Fujii DSS2
仙女座星系距离我们 250 万光年，肉眼看上去像一个昏暗的纺锤状模糊物体，大小与满月差不多。但在后院观察者能看到的范围之外，仙女座星系周围有近三十多个微小的卫星星系，它们像蜜蜂围绕蜂巢一样围绕着它旋转。
美国宇航局的哈勃太空望远镜一直在以前所未有的细节研究这群矮星系。作为雄心勃勃的哈勃财政计划的一部分，天文学家利用来自 1000 多个哈勃轨道的数据创建了仙女座卫星系统的精确 3D 地图。这项研究还重建了这些小星系在近 140 亿年的宇宙历史中形成恒星的效率。
哈勃的研究结果发表在《天体物理学杂志》上，揭示了仙女座星系的卫星系统与银河系的卫星系统有显著不同。这一差异为了解这两个星系的演化提供了线索。虽然银河系一直保持相对平静，但仙女座星系动荡的历史（可能是由几十亿年前与另一个星系的一次大碰撞所致）可以解释为什么它拥有更大、更多样化的矮星系群。仙女座星系的质量也是银河系的两倍，这可能影响了其卫星系统的演化。
如此详细地研究银河系周围的卫星星系是一项挑战，因为我们身处银河系内部。仙女座星系以外的其他大星系，如 M81（距离近 1200 万光年），距离我们太远，无法对其卫星系统进行同等深入的研究。这使得仙女座星系成为了解小星系如何与大得多的宿主星系相互作用的最佳实验室。
动画以邻近的仙女座星系开始。我们穿过前景恒星的散射，进入漆黑的星系际空间。我们穿越 250 万光年到达仙女座星系，它由 36 个矮卫星星系组成，围绕着图像中心巨大的纺锤形仙女座星系运行。哈勃太空望远镜进行了一次雄心勃勃的调查，以绘制星系在三维空间中的位置。在本视频中，我们围绕基于真实哈勃观测数据的仙女座星系模型进行观察。图片来源：NASA、ESA、Christian Nieves（STScI）、Alessandro Savino（加州大学伯克利分校）、Joseph DePasquale（STScI）、Frank Summers（STScI）、Robert Gendler
这张仙女座星系卫星系统的鸟瞰图让我们能够解释是什么推动了这些小星系的演化。“我们发现，这些卫星能够继续形成新恒星的时间实际上取决于它们的质量以及它们与仙女座星系的距离，”加州大学伯克利分校的主要作者亚历山德罗·萨维诺说。“这清楚地表明，像仙女座这样的大星系对小星系的生长产生了怎样的影响。”
“仙女座星系中散布的一切都非常不对称且受到干扰。看来不久前确实发生了一些重大事件，”加州大学伯克利分校首席研究员丹尼尔·魏斯 (Daniel Weisz) 说道。“我们总是倾向于利用自己星系的了解来更广泛地推断宇宙中的其他星系。我们一直担心我们在银河系中了解到的情况是否更广泛地适用于其他星系。或者外部星系之间是否存在更多多样性？它们是否具有相似的特性？我们的研究表明，其他生态系统中的低质量星系遵循的演化路径与我们从银河系卫星星系中了解到的路径不同。”
“例如，仙女座星系中有一半的卫星星系似乎都被限制在一个平面上，都朝着同一个方向运行。这很奇怪。发现卫星星系呈这种结构其实完全出乎意料，我们仍然不完全理解它们为什么会这样，”魏斯说。
仙女座星系最亮的伴星系是梅西耶 32 (M32)。这是一个紧凑的椭圆星系，可能只是几十亿年前与仙女座星系相撞的更大星系的残余核心。在引力作用下，它失去了气体和一些恒星，继续沿着轨道运行。M32 星系包含较老的恒星，但有证据表明，它在几十亿年前曾有过一次恒星形成热潮。除了 M32，仙女座星系中似乎还有一群银河系中未曾见过的独特矮星系。它们很早就形成了大多数恒星，但之后并没有停止。它们以非常低的速率从气体库中持续形成恒星，持续的时间更长。
“恒星形成实际上持续到了很晚，这完全不是你对这些矮星系的预期，”萨维诺继续说道。“这在计算机模拟中没有出现。到目前为止，没有人知道该如何解释。”
“我们确实发现仙女座卫星系统中存在许多需要解释的多样性，”韦斯补充道。“事物聚集的方式对于理解这个星系的历史非常重要。”
哈勃望远镜正在提供第一组图像，天文学家可以通过这些图像测量矮星系的运动。再过五年，哈勃望远镜或美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜将能够获得第二组观测结果，让天文学家能够对所有 36 个矮星系进行动态重建，这将有助于天文学家回溯数十亿年前整个仙女座生态系统的运动。
编译自/ScitechDaily
来源：cnBeta