銀河系研究領域近日迎來重大突破——美國密歇根大學陳穎天團隊借助新型算法,在銀河系內新發現87條與球狀星團相關的恒星流,使已知同類天體數量直接翻倍。這一成果依托歐洲航天局蓋亞衛星的精密觀測數據,相關研究已發表于預印本平臺arXiv。
恒星流是矮星系或球狀星團被更大引力撕碎后形成的細長結構。當這些星團靠近銀河系時,其外圍恒星會被潮汐力剝離,沿軌道散布成絲狀結構。傳統觀測方法依賴人工識別,難以捕捉形態不規則或偏離母星團軌道的恒星流,而陳團隊開發的"星流"算法通過物理建模,可精準識別動力學特征復雜的候選體。
此次發現的恒星流分為兩類:34條高質量樣本在10度搜索半徑內被確認,53條低質量樣本則位于星際消光嚴重或背景恒星密集區域。僅高質量樣本就使已知恒星流數量增長一倍。研究還首次系統測量了母球狀星團的質量損失率,發現多數星團每百萬年損失1至100個太陽質量,這一過程雖持續數億年,但與星團其他特性無明顯關聯。
新發現中不乏反常案例。例如NGC 4147恒星流呈現近乎球形的團塊結構,與理論預測的細長形態截然不同。研究人員指出,這種不規則性恰恰驗證了算法的先進性——球狀星團的質量分布和軌道參數會導致恒星流產生復雜動力學特征,傳統方法極易遺漏此類天體。
蓋亞衛星為這項突破提供了關鍵數據支撐。自2013年發射以來,這顆探測器已持續工作12年,其最新發布的數據集包含5.9億顆恒星的精確位置、亮度、顏色及徑向速度信息,同時觀測到15萬顆小行星、200萬河外源以及大量變星和雙星系統。該衛星的角分辨率可達微角秒級,相當于從地球觀測月球上硬幣的細節,這種精度使探測微弱恒星流成為可能。
恒星流研究正重塑人類對銀河系演化的認知。2024年蓋亞團隊曾發現人馬座矮星系撕裂形成的雙恒星流,其運動方向高度一致,為研究銀河系引力場提供新線索。同年探測到的"蓋亞恩克拉多斯"恒星流,則被證實是100億年前矮星系碰撞的遺跡,其龐大恒星數量改寫了銀河系早期演化史。更引人注目的是,部分恒星流中存在金屬豐度極低的古老恒星,表明銀河系在形成初期就已開始吞并其他星系。
新研究還揭示了球狀星團的內部結構奧秘。部分恒星流的恒星年齡跨度達數十億年,說明母星團在撕裂過程中混合了不同時期形成的恒星。蓋亞數據助力發現的"超高速恒星"群體,其速度足以逃離銀河系引力,這些恒星可能源自球狀星團與銀河系中心超大質量黑洞的相互作用。
暗物質分布研究同樣受益于此。2024年《自然》雜志刊登的研究通過分析恒星流運動軌跡,發現銀河系暗物質暈呈輕微扁平狀,而非傳統理論預測的完美球形。這一發現對暗物質模型提出了新挑戰,而恒星流作為"宇宙探針",將持續為解開宇宙最大謎團提供關鍵證據。











