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原作：Brian Koberlein

翻譯：張雨荷

編排：喻思敏

后臺：李子琦

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

隱藏在深空圖像（左）中的Uma3/U1恒星群（右）。

圖片來源：CFHT / S. Gwyn / S. Smith

如何區分星系和星團？這聽起來可能很簡單：星系由數百萬到數十億顆恒星組成，而星團只有一千顆左右。然而，在天文學的前沿研究中，星系和星團的界限并不總是那么清晰，UMa3/U1 就是一個典型的例子。

對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，且主要由暗物質構成，因次很容易區分。區分像昴星團這樣的星團也很容易。它們是松散的恒星群，沒有暗物質。但對于被稱為超暗矮星系（UFD）的小型矮星系來說，區分的界限就沒那么清楚了。

超暗矮星系的一個典型特征是它們被暗物質主導。例如，銀河系的質量約有 85% 是暗物質。然而，一個超暗矮星系的暗物質含量可能是可見物質的上千倍。這也是它們如此暗淡的原因。由于超暗矮星系通常包含一些宇宙中最古老的恒星，天文學家熱衷于研究它們，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。如果它是一個矮星系，那么它的名字應該是大熊座III，因為它是大熊座的一個衛星星系; 如果它是一個古老的星團，那么它應該被命名為UNIONS 1，因為它是由紫外近紅外光學北方巡天（Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey, UNIONS）首次發現的。如果它是一個星系，那么它將是迄今為止發現的最小、暗物質含量最高的星系。而如果它是一個星團，那么它的年齡約為110億年，是迄今為止發現的最古老的星團。

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

在最近的一項研究中，研究團隊進行了多項測試，以區分星團和矮星系。他們采用的第一種方法是假設它是一個星團，觀測其中可見恒星的運動， 從而模擬恒星逃逸所需的時間。這一過程被稱為蒸發。團隊通過模擬，發現它還能穩定存在 20-30 億年，這與其大約 110 億年的年齡相比比例不小，說明它可能是一個穩定的星團。

研究團隊采用的第二種方法是利用質量函數。他們研究了恒星質量隨半徑的分布。如果它是一個星團，那么質量分布應該更均勻；而如果它是一個星系，恒星應該聚集在中心。在這方面，數據不太具有定論。UMa3/U1 的可見恒星分布與星團模型相當吻合，但對于星系而言，中心恒星主要由白矮星和中子星組成，這些恒星太暗，目前的觀測結果無法區分。

目前的證據傾向于認為 UMa3/U1 是一個古老的星團，而不是一個星系。但研究人員指出，要得出更確定的結論，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鏡例如薇拉·魯賓天文臺（Vera Rubin Observatory）將幫助天文學家發現更多的超暗矮星系，從而揭開UMa3/U1的身份之謎。

參考文獻：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.

責任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

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圖示提供: Robert Hurt, NASA/JPL-Caltech