数十亿年来，一个古老的星团逐渐分解，洒落的星星如今在太空中形成了一条微弱、狭窄的星光长带。这一脆弱的结构为天文学家提供了一种探索宇宙最大谜团的新方式。一个由国际研究团队组成的研究小组，包括来自西北大学的天体物理学家，首次在银河系之外识别出了这一类型的恒星流。天文学家早就预测过这样的流在其他星系周围应该存在，但它们的极端微弱使得探测变得困难。新发现的流还为科学家提供了研究暗物质的一种特殊工具，暗物质仍是天体物理学中未解之谜之一。通过分析星流的形状，研究人员重建了其宿主星系的引力场，并利用这些信息来确定不可见的暗物质如何影响星星的轨迹。研究结果最终可能帮助科学家调查暗物质在许多不同星系及整个宇宙中的分布。这项研究于8月12日发表在《自然》杂志上。西北大学的Tjitske Starkenburg说道：“恒星流中的星星几乎沿着同一轨道运动，而这个轨道是由星系的引力塑造的。通过对这种引力建模，我们可以估计星系的总质量。我们已经大致知道这个质量中有多少来自像星星这样的可见物质，因此剩下的部分必须是暗物质。” Starkenburg是外星系天文学的专家，担任西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心的研究助理教授。这项研究由哥本哈根大学的Julie Kiel Holm和丹麦技术大学的Sarah Pearson共同领导。首个在银河系之外发现的恒星流球状星团是指由于引力结合在一起的密集星团。当这些星团围绕其宿主星系运动时，星系的引力可以缓慢将星星剥离。这些星星并不会随意朝各个方向散开，而是倾向于继续沿着几乎相同的轨道路径运动，形成长而细的恒星流，这些流保留了它们经历过的引力影响的信息。天文学家已经识别出数十个由银河系内的球状星团产生的流，但到目前为止，在其他星系中没有发现类似的流。这些结构通常非常微弱，因而在宿主星系的光芒中消失。突破性的发现来自于美国宇航局哈勃太空望远镜的档案观察，研究合著者David Sand和Catherine Fielder，两位都是亚利桑那大学的天文学家，提供了这些观察资料。当合著者David Hendel在检查超稀疏星系UGC 9050-Dw1的图像时，他注意到了一条看起来像是恒星流的微弱、狭窄的弧线。UGC 9050-Dw1距离地球大约115百万光年。由于该星系的星星相对较少，因此提供了一个异常黑暗的背景，使得微弱星流更易于辨别。发现的重要性超出了仅仅发现这一流本身。研究人员现在首次表明，球状星团恒星流可以用于研究银河系之外的暗物质。暗物质大约占宇宙中所有物质的85%。因为它不发光或反射光，天文学家无法直接看到它。相反，他们通过它对星星、星系及其他可见物体施加的引力影响来探测它。一旦识别了这一流，团队进行了数千次计算机模拟。研究人员测试了球状星团特征和可能的暗物质分布的不同组合，以确定哪种情景能够重现观察到的流的外观。最接近观察结果的模型提供了UGC 9050-Dw1的总质量的新估计，并展示了这些质量在星系中的分布情况。结果显示UGC 9050-Dw1含有大量暗物质，正如天文学家对超稀疏星系的预期。“我们的结果与之前的研究及其对这一超稀疏星系暗物质的发现是一致的，”Kiel Holm说道。“我们用这种全新的工具测量它，证明这一方法也适用于我们自己的星系之外。”虽然当前的分析仅集中在一个星系上，但这一发现可能会导致对许多不同类型星系周围相似恒星流的搜索。通过扩大样本，天文学家可能能学到更多关于暗物质如何行为和分布的信息。细长的恒星流可能尤其有价值，因为小型的暗物质浓度可以通过这些流被暴露出来。