一個由60顆恒星組成的神秘星團可能只是另一個銀河系星團,也可能是有史以來最小的星系之一。
你如何區分一個星系和一個純粹的恒星團?這很容易,對吧?星系是數百萬或數十億顆恒星的集合,而星團只有一千顆左右。好吧,這種想法不會讓你獲得天文學博士學位!不過,說真的,星系和星團之間的界限并不總是很清楚。“UMa3/U1”就是一個很好的例子。
像仙女座星系和銀河系這樣的星系很容易區分。它們很大,受引力束縛,并由暗物質主導。也很容易區分像昴宿星團這樣的星團。它們是沒有暗物質的松散的恒星群。但是對于一種被稱為超微弱矮星(UFD)的小矮星系來說,分界線變得模糊了。
不明飛行物主要由暗物質構成。例如,銀河系的質量約85%是暗物質。然而,一個超微弱的矮星系可能擁有比發光物質多一千倍的暗物質。這就是為什么它們如此微弱。由于不明飛行物通常包含宇宙中一些最古老的恒星,天文學家喜歡研究它們以尋找星系起源的線索。這就引出了UMa3/U1。
甚至它的名字告訴我們有一個問題。事實上,如果這個物體是一個矮星系,那么它的名字應該是大熊座III,因為它是大熊星座中的一個衛星星系。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(UNIONS)發現的。如果它是一個星系,那么它就是迄今為止發現的最小、最暗物質主導的星系。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。它的直徑只有20光年,只有大約60顆恒星,可見質量只有16個太陽。相比之下,昴宿星團的直徑大致相同,但包含了1000多顆恒星和800個太陽質量。所以,UMa3/U1的真正問題是它是否由暗物質主導。
在最近的一項研究中,研究小組進行了幾項測試,以區分星團和矮星系。他們的第一個方法是觀察可見恒星的動力學,假設它是一個星團。根據它們已知的運動,研究小組模擬了恒星脫離需要多長時間,這一過程被稱為蒸發。根據他們的模擬,這個星團可以再存在20 - 30億年。這是估計的110億年年齡的一小部分,這表明U1只是一個穩定的星團。
該團隊應用的第二個測試是所謂的質量函數。這是星系團質量隨距離變化的圖。如果它是一個星團,那么質量應該更均勻地分布,但如果它是一個星系,恒星應該向中心聚集。這方面的數據不那么確鑿。可見恒星的分布與星團模型相當吻合,但對于一個星系來說,中心恒星可能主要是白矮星和中子星,它們太暗了,無法用目前的觀測來區分。
總的來說,證據傾向于UMa3/U1是一個星團,但研究小組指出,需要對其他UFD進行更多的觀察才能得出結論。幸運的是,維拉魯賓天文臺等即將問世的望遠鏡將及時發現更多暗淡的矮星。
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