一个矮星系的真实身份

我们所在的太阳系是银河系的一部分。银河系是一个扁平状、边缘稍微有些翘曲的棒旋星系，主要由数千亿颗恒星，以及星际物质和暗物质等组成。银河系拥有多个旋臂。太阳系处在银河系的边缘区域——距离银河系的中心大约2.7万光年的猎户臂的内侧。

从理论上来说，银河系的结构非常稳定，可以一直存在下去。实际上，考虑到星系的运动轨迹，银河系会在大约40亿年后与仙女座星系（Andromeda Galaxy）发生碰撞。两个星系发生碰撞很可能会产生一个新的星系。

除了像银河系和仙女座星系这样的大星系，宇宙中更多的是体形明显更小的矮星系（Dwarf Galaxy）。矮星系究竟如何形成，至今仍然是一个谜。有人认为矮星系大多形成于宇宙诞生初期，与当时的物质甚至是暗物质的聚集状况有关；有人认为正是矮星系的不断碰撞合并才形成了更大的星系；也有人认为矮星系是大星系碰撞合并后的残留物。

矮星系大多围绕着更大的星系运转，比如有数十个矮星系围绕着银河系运转。其中比较有名的如明亮的大麦哲伦星系（Large Magellanic Cloud，简称LMC）和相对暗淡的小麦哲伦星系（Small Magellanic Cloud，简称SMC），都在南半球肉眼可见。尽管这两个矮星系的名字极其相似，但是它们的形态却大不相同。

大麦哲伦星系的直径大约是银河系的1/20，拥有百亿颗恒星，也是一个圆盘状星系，距离地球大约16.3万光年。因此大麦哲伦星系可以被看作一个缩小版的银河系。相比之下，距离太阳系大约20万光年的小麦哲伦星系只有数亿颗恒星，形状不规则，质量也只有大麦哲伦星系的2/3，在天空中要暗淡得多。这两个星系之间的距离大约是2万光年，都因为受到银河系的引力作用而围绕在银河系周围。

2023年12月12日，空间望远镜研究所（Space Telescope Science Institute）的天文学家克莱尔·默里（Claire Murray）和同事在网络上发表论文《银河系日食：小麦哲伦云正在两个重叠的系统中形成恒星》（A Galactic Eclipse：The Small Magellanic Cloud is Forming Stars in Two，Superimposed Systems），讨论小麦哲伦星系可能的真实身份。这些天文学家追踪小麦哲伦星系中年轻恒星和气体云的运动状况，发现其中有两处恒星的诞生地，而且这两处地点相距数千光年。他们因此得出结论，小麦哲伦星系有可能并不是一个矮星系，而是从地球的角度看上去重叠在一起的两个星系。这篇论文目前已经被《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）接受，也引起了天文学家的热烈讨论。人类对于小麦哲伦星系的理解不如大麦哲伦星系，为它建立的模型也相对模糊。之前已经有研究表明，因为同时受到大麦哲伦星系和银河系的引力作用，小麦哲伦星系可能有多个组成部分。恒星主要在宇宙中气体密集的区域形成，而且在形成初期，其运动轨迹往往与气体的运动轨迹一致。因此默里和同事们利用“澳大利亚平方千米阵探路者”（Australian SKA Pathfinder Telescope，由36个射电望远镜组成的阵列）来探测小麦哲伦星系的气体。他们分析小麦哲伦星系中氢原子气体发射的射电信号，同时利用欧洲空间局的“盖娅”（Gaia）空间望远镜的探测数据，研究了星系中数千颗年龄小于1000万年的恒星的位置和运动速度。

通过分析这些数据，研究者发现在小麦哲伦星系中存在着两处不同的孕育恒星的气体，而且两者的重元素丰度并不相同。想要测量星际气体之间的距离难度极大。通过建立模型，研究者预测这两处孕育恒星的气体之间的距离大约为1.6万光年。

因为使用了先进的仪器和数据分析方法，默里与同事的研究结果显得较为可信。一旦确认小麦哲伦星系是由两处孕育恒星的气体云组成，更多的问题也会随之出现。比如，这两处质量相似的气体云究竟是如何形成的？它们是因为受到引力作用而相互靠近，还是因为受到其他引力作用的撕扯所留下的残骸？

除此之外，关于小麦哲伦星系本质的研究还关系到一个在天文学界争论许久的问题——是否需要为大小麦哲伦星系改名。很多科学家认为，早在葡萄牙探险家费尔南多·麦哲伦（Fernão de Magalhães）远航之前，南半球的众多学者就已经观察和记录了这两个星系。麦哲伦并非天文学家，再考虑到他在航行途中曾经犯下诸多暴行，以他来命名星系并不合适。如果小麦哲伦星系最终被确认为两个星系，那么人们自然需要两个新的名字来为它们重新命名。

〔本文写作参考了《科学》（Science）杂志的相关报道〕 小麦哲伦星系