正如太陽系中的每顆行星都繞著太陽執行一樣,銀河系中的每顆恆星都繞著我們星系中心的巨大黑洞執行。但銀河系到底延伸多遠呢?天文學家透過發現兩顆遙遠的巨星,正在接近回答這個問題。“它們是我們所見過的銀河系中最遙遠的恆星,”哈弗福德學院的天文學家約翰·博坎斯基說,他發現了這兩顆恆星。這兩顆恆星探測了太空的未開發區域,應該有助於衡量我們星系的總質量,而我們對總質量的瞭解還很有限。
這兩顆恆星都是紅巨星,是正在衰老的恆星,它們發出如此明亮的光,以至於觀測者可以從遠處看到它們。其中一顆恆星距離地球約89萬光年,位於雙魚座,距離銀河系中心比我們遠33倍,並且遠遠超出了銀河系的星盤邊緣。在可比距離上唯一其他的銀河系成員是一個名為獅子座 I 的小型星系,它以 85 萬光年的距離圍繞我們執行。如果雙魚座的這顆恆星像我們一樣以圓形路徑快速旋轉,那麼它需要大約 80 億年才能完成繞星系的一次軌道執行。這超過了宇宙年齡的一半。
另一顆新發現的恆星距離地球約 78 萬光年,位於雙子座,距離另一顆恆星超過 100 萬光年。相比之下,之前打破紀錄的單顆恆星距離地球僅約 50 萬光年。
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約翰霍普金斯大學的天文學家羅斯瑪麗·懷斯(Rosemary Wyse)並非研究人員之一,她讚揚了這項新工作。“他們已經證明,在偏遠地區確實有恆星,”她說,“這太令人著迷了。” 該專案才剛剛開始,因此很可能會發現更多這樣的恆星。“這對一系列科學主題都非常重要,”懷斯說。
為了尋找銀河系最遙遠的居民,博坎斯基的團隊首先使用了近 700 萬顆恆星,並使用近紅外資料來選擇那些顏色與光譜型別 M 匹配的恆星,M 代表寒冷和紅色的恆星。透過應用其他標準,天文學家將名單縮小到 404 顆 M 型恆星。去年 11 月,博坎斯基獲得了其中少數幾顆恆星的光譜。結果表明,大多數只是紅矮星,是星盤中附近的微弱恆星,但有五顆是 M 巨星,其中兩顆非常暗淡,以至於它們必須離地球非常遙遠。該發現發表在 7 月 20 日出版的《天體物理學雜誌快報》上。
但這一發現提出了一個問題:“在天空中,M 巨星在那裡做什麼?” 澳大利亞國立大學的約翰·諾里斯問道,他是一位與研究團隊無關的天文學家。在生命的盡頭,像太陽這樣的恆星會膨脹和冷卻;我們的太陽會變成光譜型別為 G 的黃色巨星,然後變成型別為 K 的橙色巨星,最後變成更冷的紅色 M 巨星。但是銀河系光環中的恆星(包圍著星系盤的古老群體)與太陽不同,因為它們重元素的含量要低得多。當這樣的恆星變成巨星時,它們的溫度不會低於 K 型。因此,對於光環來說,這兩顆 M 巨星的金屬含量異常豐富,就像百萬富翁生活在貧困的鄉村一樣。
它們可能來自另一個星系。的確,大約有二十幾個星系圍繞著我們執行。兩個最亮的衛星星系——大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲——擁有許多恆星,這些恆星產生了如此多的重元素,以至於那裡的巨星確實變成了紅色和 M 型。相比之下,其他大多數衛星都非常微不足道,它們缺乏製造大量重元素的恆星能量,因此它們缺乏 M 巨星。因此,博坎斯基懷疑這兩顆遙遠的 M 巨星可能起源於一個大於平均水平的衛星星系。但是這樣的星系應該足夠明亮才能看到。也許它已經解體了。或者,也許每個遙遠的 M 巨星都是一個星系中最亮的恆星,而我們還不知道它的存在。
無論如何,在如此遙遠距離的額外恆星可以揭示銀河系的質量,因為星系質量越大,其恆星繞其旋轉的速度就越快,而測量總質量的最佳恆星就是最遠的恆星。因此,即使新發現的恆星可能不是銀河系的原生恆星,它們也可能比照亮其輝煌星盤的所有許多恆星更好地揭示其重量。