（图片来源：哈勃太空望远镜和 Holm 等人）
2023 年 6 月下旬，在纽约市上班的早班火车上，大卫·亨德尔 (David Hendel) 正在手机上滚动浏览最近的一篇天文学论文，这时一张半页的图像引起了他的注意。
这张照片是一年前拍摄的 哈勃太空望远镜，显示了 UGC 9050-Dw1，一个距离我们约 1.15 亿光年的矮星系 地球。它看起来只不过是一团微弱的、弥漫的蓝白色光斑，天文学家称之为超扩散星系——一种恒星稀疏的星系，其大部分质量被认为是 暗物质是一种看不见的物质，占宇宙物质的80%以上，但尚未被直接探测到。
让亨德尔停顿的不是星系本身，而是一条细细的、脆弱的恒星带从星系中垂落下来，它是如此暗淡，几乎消失在画面中的其他光斑中。亨德尔是一位前天文学家，他研究了数千个类似的结构，他立即认识到弧形特征之间微妙的相互作用，包括恒星的共同颜色和它们的弯曲轨迹，指向沿着其轨道的一个微小的、匹配的明亮结。总而言之，这些线索与从称为球状星团的紧密恒星球中撕裂的恒星流相匹配，球状星团被 UGC 9050-Dw1 的引力拉开。
如果亨德尔的解读是正确的，这将是在地球以外发现的第一个这样的溪流。 银河系。
亨德尔告诉 Space.com：“这似乎好得令人难以置信。” “此时，我对这一发现感到非常兴奋，以至于我记得在火车上抬头寻找有人可以告诉我！”
这一发现将为研究人员提供一个原始的新实验室来探测暗物质，并且一个受竞争天体物理力污染少得多的实验室，这些天体物理力使我们内部的类似搜索变得混乱 星系。亨德尔现在从事金融工作，但仍在关注他以前领域的研究，他快速进行了文献检索，看看是否有人已经记录了该功能。没有人有过。
当然，该告诉的人并不在火车上。在到达终点站之前，亨德尔拍了一张屏幕截图，在弧线周围画了一个粗略的圆圈，并将其发送给丹麦技术大学 DTU 空间站天体物理学副教授莎拉·皮尔森 (Sarah Pearson)，他也是他在哥伦比亚大学读研究生时的好友。
这一消息启动了由皮尔逊和博士朱莉·基尔·霍尔姆领导的合作努力，最终证实了这一发现。丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的学生。
该团队的论文将这条溪流命名为“Oyashio”（发音为“oh-yah-shee-oh”），日语中太平洋冷流的意思。 传统 用土著语言以水体命名这些微弱的恒星轨迹，以纪念世界各地具有悠久天文学传统的文化，包括澳大利亚、智利和印度。
迄今为止，天文学家已经在银河系内发现了大约 100 个球状星团散发出的候选恒星流，但在另一个星系周围发现恒星流的情况却极其罕见。整个矮星系分裂时形成的流相对容易被发现，因为它们出现在较大星系的稀疏外围。但球状星团流在其宿主星系深处形成，在那里它们被更亮、更拥挤的星光冲走。霍尔姆告诉 Space.com，Oyashio 的探测之所以可能，部分原因是 UGC 9050-Dw1 的恒星数量已经稀疏，这意味着较暗的背景使流的对比度足以被看到。
助理教授 Emily Cunningham 亲潮的发现是“非常令人兴奋的一步” 波士顿大学的研究人员告诉 Space.com，他研究恒星流和暗物质晕，但没有参与这项新研究。 “使用本文中描述的技术，我们将通过维拉·鲁宾天文台和南希·格雷斯·罗马太空望远镜等设施即将进行的观测，探测到其他星系周围更多的流。”
研究人员表示，不同星系环境中此类流的足够大的目录将使他们能够梳理出暗物质预计在最小尺度上引起的更微妙的扰动。
亨德尔说：“这是对暗物质性质进行新天体物理学限制的最有希望的途径之一。”
没有尤里卡！片刻
UGC 9050-Dw1 是 2017年首次发现 加拿大-法国-夏威夷望远镜在夏威夷莫纳克亚山顶部拍摄的图像，作为弥散矮星系调查的一部分。一个 后续研究 2023 年，亨德尔利用哈勃望远镜后来发现亲潮的相同图像，对银河系附近“异常高”的球状星团进行了分类。其作者得出的结论是，UGC 9050-Dw1 很可能是在大约 100 亿年前由两个大小相当的星系合并形成的，其中一个足够温和，以至于来自两个星系的气体都得以幸存并点燃了恒星形成的爆发，这也可以解释星团颜色的均匀性。那项 2023 年的研究并没有标记 Oyashio。
在这项新研究中，霍尔姆和她的同事在哈勃望远镜和加拿大-法国-夏威夷望远镜的档案数据中独立地恢复了亲潮，排除了它是望远镜成像或后续数据处理的人工制品的可能性。
然后，该团队进行了数千次模拟，测试球状星团特性和暗物质分布的哪些组合可以重现观测到的流的亮度和形状。最合适的模型对 UGC 9050-Dw1 的总质量以及该质量在整个星系中的分布情况进行了新的估计，表明该星系所蕴藏的暗物质远多于其稀疏恒星种群所暗示的暗物质，这与对这种弥散星系的预期一致。
在这项研究中，研究小组还权衡了一系列替代解释，并列出了为什么没有一个完全符合证据。例如，弧线可能是不相关恒星的偶然排列、背景星系引力透镜效应的产物，或者恰好模仿流形状的尘埃区域。研究小组表示，这些情况都无法单独解释关键证据，主要是恒星一致的颜色、它们沿着单一弯曲轨道的排列以及该轨道与似乎是球状星团祖先的联系。
“这是一个有趣的过程，因为我们没有在某个特定时刻说，‘好吧，现在我们知道它是什么了，’”霍尔姆告诉 Space.com。 “我们一开始就假设，只要看一下它，它看起来就可能是某种东西。我们可以尝试多少种不同的方法来证明它不可能？”
尽管如此，为了严谨起见，该团队承认它不能完全排除所有替代解释。霍尔姆说：“仍然有可能一些恒星只是随机落在这种模式中，但同样……所有这些东西要像它们那样排列得那么好，需要很多巧合。”
暗物质线索
这种谨慎的回报在于亲潮能够揭示宇宙隐形的脚手架。当球状星团在数十亿年的时间里被撕碎时，它所脱落的恒星沿着原来的轨道呈扇形散开，而不是随机分散，实际上保留了塑造它们的引力的原始记录。如果一团太小而无法容纳自己的恒星的暗物质团——用冷暗物质理论的语言来说是“亚晕”——穿过这条流，它的引力就会把流中的恒星拖离轨道，并形成一个间隙。
“由球状星团形成的流对这些扰动特别敏感，”坎宁安说。
挑战在于找出原因，并且一个流不足以对造成这一现象的天体物理过程得出明确的结论。在银河系内部，恒星流中的任何扰动都可能很容易来自银河系的中央恒星棒或附近落入银河系的矮星系，例如麦哲伦星云。霍尔姆说，UGC 9050-Dw1 不具备这些特征，因此在 Oyashio 中发现的任何间隙都将成为暗物质工作的更可靠的标志。
坎宁安说：“如果在单个流中观察到间隙，则很难确定是哪个天体物理过程造成的。” “然而，如果我们能够在不同的星系环境中建立足够大的流样本，我们就可以开始理清这些影响。”
“要做到这一点，我们需要把目光投向银河系以外，”她补充道。
上线的新工具可以帮助做到这一点。天文学家对这颗卫星的发射感到特别兴奋 南希·格雷斯·罗马太空望远镜预定于 发射 8 月 30 日从佛罗里达州肯尼迪航天中心拍摄的照片，该中心的视野至少比哈勃望远镜大 100 倍。据介绍，在为期五年的主要任务中，罗马预计将测量十亿个星系的光，并可能延长五年。 美国宇航局。
霍尔姆说：“基本上，你可以在相同的曝光条件下同时在不同的星系中进行此类研究。”她希望 Roman 和 2023 年发射的欧洲航天局的欧几里得太空望远镜能够发现更多像 Oyashio 这样的星系，“这样我们就可以开始对这些东西如何工作以及它们能告诉我们什么产生一个更普遍的图像。”
其中一些发现甚至可能像 Oyashio 那样被揭露，作为纯粹科学好奇心应用于档案中已有数据的产物。亨德尔表示，他阅读 2023 年的论文主要是因为该团队得出的结论很感兴趣，即 UGC 9050-Dw1 很可能是通过矮星系合并形成的。 “我打开它的时候没有任何目的，只是为了满足我的好奇心，”他说。
霍尔姆说，他能够发现隐藏在为完全不同的研究项目收集的图像中的罕见特征，这说明了科学界长期以来公开提供数据的做法的价值。
霍尔姆说：“任何人都可以提出另一个想法，并实际上用你不知道的相同数据找到一些有趣的东西。” “我认为这也是其中非常酷的一部分。”
该团队的论文于8月12日发表在期刊上 自然。
