科学家为正在瓦解的人马座矮星系“画像”
中国科学院国家天文台
科学家为正在瓦解的人马座矮星系“画像”
一个正在被银河系引力撕裂的矮星系，曾经是什么模样？
10月13日，中国科学院国家天文台科研团队联合紫金山天文台等单位的研究成果在《自然—天文学》上发表。研究通过分析人马座星流中恒星的化学组成与运动特征，结合数值模拟，为人马座矮星系曾拥有旋转盘提供了新证据。
人马座星流成员星的分布，左图为前导臂和后随臂在银心坐标系中的空间分布，右图为金属丰度 [Fe/H] 与角动量分量L y 的关系。科研团队供图
“人马座星流让我们有机会恢复原始星系的部分结构，并将其与现存矮星系进行比较。”论文通讯作者、中国科学院院士赵刚表示，“这样的比较有助于我们更好地理解矮星系如何形成和演化。”
人马座矮星系正受到银河系引力的潮汐作用，部分恒星被逐渐剥离，在轨道上形成绵延的星流。然而，不同内部结构的星系在瓦解后可能留下相似的星流，因此人马座矮星系瓦解前是否具有旋转盘一直存在争论。
研究团队综合利用郭守敬望远镜（LAMOST）、斯隆数字巡天（SDSS）以及欧洲空间局Gaia卫星的观测数据，分析人马座星流的前导臂和后随臂。
研究发现，在星流的前导臂和后随臂中，靠近银河系中心一侧的恒星金属丰度较高，远离一侧则相对较低，恒星金属丰度与角动量存在相关性。
为检验这一解释，研究团队开展N体数值模拟，追踪不同结构的前身星系在银河系潮汐作用下失去恒星、形成星流的过程。他们比较了盘状、椭球状和具有旋转运动的椭球状三类星系模型，设置两种径向金属丰度分布：一种随半径增大持续下降，另一种先升高后降低。结果表明，只有具有“∧形”径向金属丰度分布的旋转盘模型，能够同时重现前导臂和后随臂中观测到的金属丰度与角动量相关性。
模拟还揭示，前导臂主要追溯前身星系较外侧的恒星，后随臂则提供更靠近中心区域的信息。结合两条星流臂，研究人员得以约束原始星系特殊的金属丰度分布。
为了解这一特殊分布是否也存在于今天仍然存活的矮星系中，研究团队利用SDSS的MaNGA巡天数据，分析其他矮星系中恒星金属丰度随半径的变化。在符合筛选条件的217个矮星系中，研究人员找到了3个具有明确类似分布的例子，说明该特征虽不常见但也并非人马座矮星系独有。此前研究还发现银河系也具有类似的径向金属丰度分布，不过这些相似性是否源于共同的物理过程仍有待研究。
研究人员认为，恢复已瓦解矮星系的部分原始性质，有助于将它们纳入与现存矮星系的比较，弥补仅研究幸存星系的局限。
相关论文信息：http://doi.org/10.1038/s41550-026-02996-2