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原作：Brian Koberlein

翻譯：張雨荷

編排：喻思敏

后臺(tái)：李子琦

https://www.universetoday.com/articles/its-either-the-milky-ways-farthest-known-star-cluster-or-the-smallest-known-galaxy

隱藏在深空?qǐng)D像（左）中的Uma3/U1恒星群（右）。

圖片來源：CFHT / S. Gwyn / S. Smith

如何區(qū)分星系和星團(tuán)？這聽起來可能很簡單：星系由數(shù)百萬到數(shù)十億顆恒星組成，而星團(tuán)只有一千顆左右。然而，在天文學(xué)的前沿研究中，星系和星團(tuán)的界限并不總是那么清晰，UMa3/U1 就是一個(gè)典型的例子。

對(duì)于像仙女星系和銀河系這樣的星系來說，它們體積龐大，受引力束縛，且主要由暗物質(zhì)構(gòu)成，因次很容易區(qū)分。區(qū)分像昴星團(tuán)這樣的星團(tuán)也很容易。它們是松散的恒星群，沒有暗物質(zhì)。但對(duì)于被稱為超暗矮星系（UFD）的小型矮星系來說，區(qū)分的界限就沒那么清楚了。

超暗矮星系的一個(gè)典型特征是它們被暗物質(zhì)主導(dǎo)。例如，銀河系的質(zhì)量約有 85% 是暗物質(zhì)。然而，一個(gè)超暗矮星系的暗物質(zhì)含量可能是可見物質(zhì)的上千倍。這也是它們?nèi)绱税档脑颉Ｓ捎诔蛋窍低ǔ０恍┯钪嬷凶罟爬系暮阈牵煳膶W(xué)家熱衷于研究它們，以尋找星系起源的線索。這就引出了 UMa3/U1。

UMa3/U1 的命名本身就反映了它身份的模糊性。如果它是一個(gè)矮星系，那么它的名字應(yīng)該是大熊座III，因?yàn)樗谴笮茏囊粋€(gè)衛(wèi)星星系; 如果它是一個(gè)古老的星團(tuán)，那么它應(yīng)該被命名為UNIONS 1，因?yàn)樗怯勺贤饨t外光學(xué)北方巡天（Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey, UNIONS）首次發(fā)現(xiàn)的。如果它是一個(gè)星系，那么它將是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小、暗物質(zhì)含量最高的星系。而如果它是一個(gè)星團(tuán)，那么它的年齡約為110億年，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的星團(tuán)。

UMa3/U1 非常小.。它的直徑約為 20 光年，只包含大約 60 顆恒星，可見質(zhì)量也僅相當(dāng)于 16 個(gè)太陽質(zhì)量。相比之下，同樣直徑的昴星團(tuán)卻包含超過 1000 顆恒星，總質(zhì)量大約為 800 個(gè)太陽質(zhì)量。這引出了判斷的核心問題：UMa3/U1 是否主要由暗物質(zhì)組成？

在最近的一項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多項(xiàng)測試，以區(qū)分星團(tuán)和矮星系。他們采用的第一種方法是假設(shè)它是一個(gè)星團(tuán)，觀測其中可見恒星的運(yùn)動(dòng)， 從而模擬恒星逃逸所需的時(shí)間。這一過程被稱為蒸發(fā)。團(tuán)隊(duì)通過模擬，發(fā)現(xiàn)它還能穩(wěn)定存在 20-30 億年，這與其大約 110 億年的年齡相比比例不小，說明它可能是一個(gè)穩(wěn)定的星團(tuán)。

研究團(tuán)隊(duì)采用的第二種方法是利用質(zhì)量函數(shù)。他們研究了恒星質(zhì)量隨半徑的分布。如果它是一個(gè)星團(tuán)，那么質(zhì)量分布應(yīng)該更均勻；而如果它是一個(gè)星系，恒星應(yīng)該聚集在中心。在這方面，數(shù)據(jù)不太具有定論。UMa3/U1 的可見恒星分布與星團(tuán)模型相當(dāng)吻合，但對(duì)于星系而言，中心恒星主要由白矮星和中子星組成，這些恒星太暗，目前的觀測結(jié)果無法區(qū)分。

目前的證據(jù)傾向于認(rèn)為 UMa3/U1 是一個(gè)古老的星團(tuán)，而不是一個(gè)星系。但研究人員指出，要得出更確定的結(jié)論，還需要觀測更多類似的 UFD 天體。好消息是，即將投入使用的望遠(yuǎn)鏡例如薇拉·魯賓天文臺(tái)（Vera Rubin Observatory）將幫助天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)更多的超暗矮星系，從而揭開UMa3/U1的身份之謎。

參考文獻(xiàn)：Devlin, Scot, Holger Baumgardt, and Sarah M. Sweet. "Reevaluating UMa3/U1: star cluster or the smallest known galaxy?" Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025): staf572.

責(zé)任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

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加速超大質(zhì)量黑洞
圖示提供: Robert Hurt, NASA/JPL-Caltech