科学家为正在瓦解的人马座矮星系“画像”
本报讯（记者甘晓）一个正在被银河系引力撕裂的矮星系，曾经是什么模样？中国科学院国家天文台联合紫金山天文台等单位的科研团队，通过分析人马座星流中恒星的化学组成与运动特征，并结合数值模拟，为人马座矮星系瓦解前曾拥有旋转盘提供了新证据。近日，相关研究成果发表于《自然-天文学》。
“人马座星流让我们有机会复原原始星系的部分结构，并将其与现存矮星系进行比较。”中国科学院院士、中国科学院国家天文台研究员赵刚表示，“这样的比较有助于我们更好地理解矮星系是如何形成和演化的。”
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，内部结构不同的星系瓦解后，可能留下相似的星流，因此对于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）以及欧洲空间局盖亚（Gaia）卫星的观测数据，对人马座星流的前导臂和后随臂展开分析。
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3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。
模拟结果还揭示，前导臂主要对应前身星系靠外侧的恒星，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的阿帕奇点天文台（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3个具有明确类似分布特征的例子，说明该特征虽不常见但也并非人马座矮星系独有。此前已有研究发现，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，复原已瓦解矮星系的部分原始属性，能够将其纳入与现存矮星系的对比研究，弥补仅研究幸存星系的不足。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41550-026-02996-2