罗曼太空望远镜有助解开星系增长和暗物质构成之谜

美国太空总署罗曼太空望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope）将研究远远超出许多星系明显边缘的纤细恒星流。像哈勃太空望远镜和韦伯太空望远镜这样的任务，必须将数百张小图像拼凑在一起，才能完整地看到附近星系周围的这些结构。罗曼太空望远镜将在一张照片中执行此操作。天文学家将利用这些观测结果用来探索星系如何生长以及暗物质的性质。

恒星流看起来像从一些星系向外延伸的飘逸的头发，作为光晕的一部分在太空中平静地漂流，形成一个围绕星系的球形区域。但这些恒星飞行是古代宇宙尺度戏剧的迹象，可作为星系过去的化石记录。研究它们将天文学家转变为银河考古学家。

美国伊利诺伊州埃文斯顿西北大学博士后研究员吉茨克·斯塔肯堡（Tjitske Starkenburg）说：「光晕主要是由从其它星系中剥离出来的恒星制成，他研究了罗曼太空望远镜在这一领域的潜力。罗曼太空望远镜的宽而深的图像将足够清晰，我们可以分辨出其它星系晕中的单个恒星，这使到研究大量星系中的恒星流第一次能够实现。」

模拟支持这样的理论，即星系在一定程度上是通过吞噬较小的恒星群来成长的。被更大的星系捕获进入轨道的矮星系会因重力而变形。它在更大的星系周围形成弧线和环形，直到它们最终成为它的最新成员。

天文学家使用欧洲太空总署盖亚卫星发现这种自相残杀的过程，该卫星经过微调可以测量我们银河系中恒星的位置和运动。罗曼太空望远镜将通过对银河系和其它星系中的恒星进行类似的测量来扩展这些观察。

银河系拥有至少七十条恒星流，这意味著它可能已经吞噬了至少七十个矮星系或球状星团（由数十万颗受重力束缚的恒星组成的群）。罗曼太空望远镜的银河系图像可以让天文学家及时将照片串在一起，以显示恒星的运动。将帮助天文学家了解暗物质（一种只能通过其对可见物体的重力效应检测到的不可见物质）是由什么构成。

一种理论认为暗物质是冷的，或者由重的、缓慢的粒子组成。如果是这样，它应该在星系晕中聚集在一起，这会以罗曼太空望远镜可以看到的方式扰乱恒星流。通过检测或排除这些扭曲，罗曼太空望远镜可以缩小可以构成暗物质的候选范围。

天文学家也期待著研究银河系邻近星系中的恒星流。它们在其它星系中没有得到很好的研究，因为它们是如此微弱和遥远。它们也非常巨大，可以环绕整个星系。它需要像罗曼太空望远镜那样无与伦比的全景视图，才能捕捉到足够大且足够详细的图像。

特别是在银河系从球状星团中吸出恒星时形成的难以捉摸的恒星流，以前曾发现，但从未在其它星系中发现过。它们更暗，因为它们包含的恒星较少，这使它们更难在其它更遥远的星系中发现。

罗曼太空望远镜可能是有史以来第一次在我们邻近的几个星系中探测到它们。该任务的宽广、锐利、深邃的视野甚至应该可以揭示这些巨大、昏暗结构中的个别恒星。斯塔肯堡的新研究通过预测太空望远镜应该能够检测到其它星系中源自矮星系的数十个星流，从而为星系的生长方式提供了前所未有的洞察能力，从而为这幅画增添了色彩。

【图、文：节译自美国太空总署2022年6月14日新闻公布】

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