当赫特福德大学的博士后费德里科·塞斯蒂托把20颗恒星的光谱数据摊开时,一组反常的化学指纹跳了出来。这些恒星极度缺乏比氦重的元素,而且它们的轨道被限制在银河系圆盘附近——那里通常是年轻富金属恒星的领地。它们看起来不像是本地居民,更像是被吞噬后遗留在星系体内的外来遗骸。塞斯蒂托和同事由此锁定一个可能的出身:一个在数十亿年前被银河系吞没的矮星系,他们称它为“洛基”。
这项发表在《皇家天文学会月报》的研究,本质上是一次对旧线索的化学补全。塞斯蒂托在更早的工作中就已经圈定了这批恒星,但那时只掌握了它们的运动特征,缺少关键的化学信息。“以前我们只能盯着这些古老恒星怪异的运动方式,现在我们手握化学数据,可以往前推一步了。”他说。团队试图回答的是一道银河系考古题:今天的银河系不是一次性诞生的,而是通过不断吞并矮星系一点一点拼凑起来的,而这些被吞星系的恒星残骸,至今还散落在银盘各处,保留着共同的印记。
科学家用来辨识同源恒星的第一张牌是“贫金属性”。宇宙中的第一代恒星只由氢和氦构成,它们通过内部核聚变不断炼出更重的元素,等到生命终结时把这些重元素抛洒出去,成为后代恒星的原料。早期形成的恒星因此金属含量极低,只带有极微量的铁等重元素。塞斯蒂托认为,这20颗贫金属恒星很可能来自同一个被银河系吞入的小星系,“它们在那个小星系里一起长大”。
然而单凭贫金属并不够,银河系中本就不乏此类古老恒星。要确认同源还需要两张牌:位置和轨道。这20颗恒星的轨道运动相当特殊——它们紧贴着银河系圆盘运行,而这个旋转的旋涡状盘面里,挤满的通常是更年轻、金属更丰富的星群。就连太阳也是圆盘中的一员。这种反常的轨道束集让它们显得格格不入,却进一步强化了彼此是同一群外来者的假设。
不过,把20颗星的相似性直接等同于一个确定的存在过的矮星系“洛基”,正反两方的砝码并不均等。正方认为,贫金属、轨道局限和空间分布三者叠加,已经构起了令人信服的考古证据链;塞斯蒂托本人用到的措辞也是“我们可能探测到了为形成银河系做出贡献的众多小系统之一”,语气里带着发现者的兴奋。反方则指向尚待回答的疑点:银河系已知的矮星系“吞并遗迹”不止一处,单靠20颗星的化学和轨道特征,还不能完全排除其他融合事件带来的混染。星流、星族化学标签等更多数据才能让“洛基”从候选名单中站稳。
可以肯定的是,这项逐步逼近真相的工作代表着一种方法上的跃迁。过去天文学家只能通过运动学去捕捉恒星种群的异类,而现在化学丰度分析就像为每颗恒星做了一次血液检测,让血统识别变成了可能。一旦更大型的光谱巡天补完更多恒星的化学档案,“洛基”这样的矮星系遗迹或许会一个接一个被揭开,银河系漫长而暴烈的并吞史也将被重新拼图。
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