天文学家揭示了有关小星系 NGC 300 的新细节，挑战了现有的星系形成理论。通过观察古老的、金属贫乏的恒星和延伸超过 100000 光年的巨大恒星流，该研究表明，即使是矮星系也会从周围环境中吸积质量，就像它们的大星系一样。
NGC 300 是宇宙中一个相对孤立区域的小星系。它距离地球约 600 万光年，是银河系的近邻之一。图片来源：ESO
由亚利桑那大学的 Catherine Fielder 领导的天文学家团队捕捉到了迄今为止最详细的小星系及其周围环境的图像。这些图像揭示了通常在更大星系中看到的特征，为了解较小星系的形成和演化提供了难得的机会。研究结果表明，推动星系增长的过程可能比以前认为的更为普遍。
菲尔德上周在马里兰州国家港举行的美国天文学会第 245 次会议上分享了研究结果。
包括我们银河系在内的星系在数十亿年的时间里通过与较小星系合并而成长，这一过程被称为分层组装。这种“构建块”方法在大型星系中得到了充分证实，其中古老恒星流（被吸收的星系的残余）有助于追溯它们的历史。这些恒星流与散落的较老恒星一起形成了所谓的恒星晕。这个巨大的低密度恒星云环绕着星系明亮的中央盘，并提供了对其过去的洞察。
根据传统观点，较小的星系（例如附近的大麦哲伦星云）可能由于引力较弱而吸引质量并与较小的系统（包括其他矮星系）合并的机会较少。了解此类星系如何在层次结构中获取质量并成长仍是一个悬而未决的问题。
菲尔德和她的同事们围绕这个小星系绘制了恒星图，并发现了一条巨大的恒星流，从星系中心延伸超过 100，000 光年。这张图片显示了 NGC 300 及其相关特征，例如恒星流和壳结构，用白线表示。图片来源：Catherine Fielder
研究人员使用智利塞罗托洛洛美洲际天文台 4 米布兰科望远镜上的暗能量相机 (DECam) 对 11 个矮星系进行了深度成像调查，其中包括质量与大麦哲伦星云相似的螺旋星系 NGC 300。这些观测是 DECam 局部体积调查 (DELVE) 的一部分，揭示了 NGC 300 特征的前所未有的细节。NGC 300 的星系盘横跨约 94000 光年，比银河系略小，仅占其恒星质量的 2% 左右。
“NGC 300 是此类研究的理想候选者，因为它位于偏远地区，”阿尔伯塔大学斯图尔德天文台的研究员 Fielder 说。 “这样可以让它免受像银河系这样的大质量伴星的影响，而银河系会影响附近的小星系，比如大麦哲伦星云。这有点像在看宇宙‘化石记录’。”
Víctor M. Blanco 4 米望远镜有一个直径 4 米（13 英尺）的镜子，重 15400 公斤（34000 磅）。它是在 20 世纪 60 年代设计的。暗能量相机（黑色）安装在 Serrurier 桁架（白色）顶部附近的主焦点（第一焦点）上。蓝色结构是允许望远镜在赤经中移动的大型轴承。望远镜的赤纬轴位于赤经轴承中间的高度，在大型 U 形凹口的左侧可以看到得最清楚。主镜位于比赤纬轴低几英尺的位置。图片来源：DOE/LBNL/DECam/R. Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
菲尔德和她的同事们绘制了这个小星系周围的恒星图，并发现了一条巨大的恒星流，从星系中心延伸超过 100000 光年。
“我们认为恒星流是星系从周围环境中吸积质量的明显迹象，因为这些结构不容易通过内部过程形成，”菲尔德说，她的研究结果将发表在《天体物理学杂志》上。
此外，研究人员还发现了恒星的痕迹，这些恒星排列成壳状图案，让人联想到从星系中心发出的同心波，还有气流环绕的迹象——这表明，无论是什么原因造成了气流，都可能改变了其围绕 NGC 300 的轨道方向。
“我们不确定我们能否在这些小星系中找到任何东西，”她说。“NGC 300 周围的这些特征为我们提供了‘确凿证据’，证明它确实吸积了一些东西。”
该团队还在星系晕中发现了一个以前未知的、缺乏金属的球状星团，这是过去吸积事件的另一个“确凿证据”。
在测量恒星群的年龄时，天文学家经常求助于一种称为“金属丰度”的特征——该术语指的是恒星内部存在的化学元素。由于较重的元素大多是在质量较大的恒星在其生命周期结束时或接近结束时形成的，因此需要几代恒星形成才能丰富这些元素。因此，缺乏较重元素（或金属丰度低）的恒星群被认为更古老，菲尔德解释说。
“我们在 NGC 300 周围观察到的特征中的恒星古老且缺乏金属，这清楚地说明了一切，”菲尔德说。“这些结构很可能起源于一个被拉开并被 NGC 300 吸收的微小星系。”
菲尔德说，这些发现清楚地表明，即使是矮星系也可以通过吸积较小的星系来形成恒星晕，这与较大星系中看到的生长模式相呼应。
“NGC 300 现在是同类矮星系中吸积驱动的恒星晕组装最引人注目的例子之一，揭示了星系如何在宇宙中生长和演化。”
编译自/ScitechDaily