天文学家在银河系中发现隐藏的新型古老恒星系统

由萨里大学牵头的最新研究论文在《自然》杂志发表，天文学家们宣布借助高精度宇宙模拟首次解开了球状星团的形成之谜，同时揭示银河系内或已存在一种此前未被发现的古老恒星系统类别。

在高分辨率的EDGE模拟中，球状星团（白色星团）自然形成。这些模拟还预测了一类新型天体的存在：类球状星团矮星系。这类新天体的形成机制与球状星团相似，但它们存在于自身的暗物质晕中。邻近的网状星系II矮星系可能正是这样一个隐藏在我们宇宙后院中的物体。若果真如此，它将为暗物质的本质提供前所未有的约束条件，并为追寻首批无金属恒星开辟新天地。图片来源：萨里大学，马特·奥克尼、安德鲁·庞岑与伊桑·泰勒

球状星团是宇宙中最古老、最致密的恒星系统之一，往往聚集成数十万甚至上百万颗恒星，环绕更大星系（如银河系）运行。不同于典型星系，球状星团几乎不含暗物质，恒星年龄和化学成分极为一致，这一特性自17世纪以来一直困扰着天文学家。

为破解谜题，萨里大学科学家利用EDGE虚拟宇宙进行超高分辨率模拟，追踪了138亿年来宇宙的演化过程，首次在虚拟空间中直接目睹球状星团的自发形成。结果指向多条形成路径，并首次提出“类球状星团矮星系”这一新天体类别，特性介于球状星团与矮星系之间。

研究负责人、萨里大学数学与物理学院博士后Ethan Taylor博士表示：“球状星团的形成谜团困扰科学界数百年，我们能补充这方面认识令人振奋。EDGE模拟无需特殊设定即可还原球状星团的诞生过程，极大增强了模拟世界的可信度。更令人惊喜的是，我们已在银河系中锁定了这种‘新天体’的潜在候选对象。”

项目历时多年，联合了英国达勒姆大学、巴斯大学、赫特福德大学、美国卡内基天文台及自然历史博物馆、瑞典隆德大学和西班牙巴塞罗那大学等机构，依托英国国家超算中心DiRAC完成。如果在普通电脑运行，单个模拟过程需耗时数十年。

模拟重现了真实的球状星团和矮星系，还预测出一种此前未知天体类型。与典型矮星系相比，这类“类球状星团矮星系”观测上与普通星团难以区分，但本质上仍含有大量暗物质。也就是说，它们或许早已被望远镜记录，而误归类为普通球状星团。这些对象由此成了研究暗物质及星团诞生机制的重要新舞台。

银河系已知卫星银河如极暗矮星系Reticulum II，被认为极可能属于这一新类别。如果获得证实，将成为寻找宇宙首批无金属恒星和检验暗物质理论的理想目标。

萨里大学天体物理学教授Justin Read补充：“EDGE项目旨在打造宇宙最逼真的超小型星系模拟，全程追溯全部历史直至聚焦单颗超新星爆炸。历时数年，高至10光年的分辨率令我们得以证实，球状星团可通过两种完全不含暗物质的独立机制形成。”

后续，科学家将用更高灵敏度的望远镜和深度光谱调查观测这些“类球状星团矮星系”，验证其存在。若证实，将为暗物质理论检验和探寻宇宙第一代无金属恒星提供全新突破。

该成果发表于《自然》杂志。

编译自/ScitechDaily