仙女座星系发现“银河系移民”的足迹
该团队在基特峰
【菜科解读】
由国家科学基金会NOIRLab的天文学家领导的研究人员发现了恒星大量迁移到仙女座星系的惊人新证据。
该团队在基特峰国家天文台的Nicholas U. Mayall 4米望远镜上使用能源部的暗能量光谱仪器，以前所未有的细节和清晰度揭示了这个星系中复杂的结构。
这张图像上的每个点代表仙女座星系中的一颗恒星，恒星的运动(相对于星系)用颜色编码，从蓝色(朝着我们移动)到红色(远离我们)。
Credit: KPNO/NOIRLab/AURA/NSF/E. Slawik/D. de Martin/M. Zamani
据美国物理学家组织网（cy Association of Universities for Research in Astronomy）：在数十亿年的过程中，星系通过锻造新的恒星并通过恰当命名的“星系移民”事件与其他星系融合而成长和进化。
天文学家试图通过研究星系中各个恒星的运动以及恒星和暗物质的扩展光晕来揭示这些移民事件的历史。
然而，这种宇宙考古学直到现在只可能在我们自己的星系——银河系中进行。
一个国际研究小组在仙女座星系发现了惊人的新证据，表明银河系最近的大星系邻居仙女座星系发生了大规模的星系移民事件。
新的结果是由美国能源部的暗能量光谱仪器(DESI)在基特峰国家天文台的Nicholas U. Mayall 4米望远镜上获得的，基特峰国家天文台是美国国家科学基金会NOIRLab的一个项目。
通过测量仙女座星系(也被称为梅西耶31 (M31))内光环中近7500颗恒星的运动，研究小组发现了恒星位置和运动的明显模式，揭示了这些恒星如何作为大约20亿年前与M31合并的另一个星系的一部分开始其生命。
虽然理论上早就预测到了这种模式，但从未在任何星系中如此清晰地看到过。
“我们对银河系最近的大型星系邻居仙女座星系的新观察，揭示了一个星系移民事件的证据，非常详细，”美国国家科学基金会NOIRLab的天文学家Arjun Dey解释说，他是提交这项研究的论文的第一作者。
“虽然夜空看似一成不变，但宇宙是一个动态的地方。
像M31和我们银河系这样的星系是由宇宙历史上许多较小星系的建筑块构建而成的。
”
“我们以前从未在恒星的运动中如此清楚地看到这一点，也没有看到这次合并产生的一些结构，”爱丁堡大学的天体物理学家、论文的合着者谢尔盖·科波索夫说。
“我们逐渐发现仙女座星系的历史与我们的银河系相似。
两个星系的内晕都是由单一的移民事件主导的。
”
这项研究不仅揭示了我们银河系邻居的历史，也揭示了我们银河系的历史。
银河系光环中的大多数恒星是在另一个星系中形成的，后来在80-100亿年前的一次星系合并中迁移到了我们的星系中。
研究M31中一个相似但更近的星系合并的遗迹，给天文学家提供了一个了解银河系历史上一个重大事件的窗口。
为了追溯M31的迁移历史，团队求助于DESI。
DESI的构建是为了绘制附近宇宙中数千万个星系和类星体的地图，以便测量暗能量对宇宙膨胀的影响。
它是世界上最强大的多目标巡天摄谱仪，能够一夜测量超过100，000个星系的光谱。
然而，DESI的世界级能力也可以在离家更近的地方使用，该仪器对团队的M31调查至关重要。
“这项科学不可能在世界上任何其他设施中完成。
dei惊人的效率、吞吐量和视野使它成为世界上进行仙女座星系恒星调查的最佳系统，”Dey说。
“在仅仅几个小时的观察时间里，DESI就能够用更大的望远镜超越超过十年的光谱学。
”
尽管Mayall望远镜在50年前就完成了(它在1973年实现了第一次照明)，但由于持续的升级和最先进的仪器，它仍然是一个世界级的天文设施。
“50年听起来很长，天真的人可能会认为这是一个设施的自然寿命，”合着者Joan R. Najita说，她也在NOIRLab工作。
“但是随着更新和重复使用，像Mayall这样古老的望远镜可以继续做出惊人的发现，尽管以今天的标准来看它相对较小。
”
这项研究是与哈佛大学的两位本科生Gabriel Maxemin和Joshua Josephy-Zack合作进行的，他们通过拉德克利夫高级研究所参与了该项目。
纳吉塔从2021年到2022年是拉德克利夫学院的研究员。
该团队现在计划利用DESI和Mayall望远镜无与伦比的能力来探索更多M31的外围恒星，目的是以前所未有的细节揭示其结构和移民历史。
Najita总结道:“令人惊讶的是，我们可以仰望天空，阅读另一个星系数十亿年的历史，菜叶说说，这些历史是由它的恒星的运动写成的——每颗恒星都讲述了这个故事的一部分。
”“我们最初的观察超出了我们最大的期望，我们现在希望与DESI一起对整个M31光环进行一次调查。
谁知道会有什么新发现。
”
这项研究即将发表在《天体物理学杂志》上。
饥饿的黑洞喷射出明亮的X射线，其温度是太阳的6万倍
简单来说，类星体是黑洞，当它们以星系中心的气体为食时，明亮、高能的电磁辐射射流从它们的两侧射出。
该团队用X射线拍摄的类星体被称为SMSS j 114447.77–430859.3(j 1144)，是过去90亿年宇宙历史中看到的此类物体中最明亮的例子。
这颗类星体位于距离地球约96亿光年的星系中心，位于半人马座和九头蛇星座之间的天空中，比太阳亮约100万亿倍。
像J1144这样的类星体非常明亮，它们经常比所在星系中每颗恒星的光总和还要亮。
它们是所谓的活动星系核(AGN)的例子，只有在距离地球很远的地方才能发现，因此是在早期宇宙中。
研究类星体可以让天文学家对这些强大的宇宙事件及其对银河系环境的影响有更详细的了解。
科学家们推断，在早期宇宙中发现类星体的原因是大爆炸后不久星系中的气体和尘埃更丰富。
这意味着它们拥有足够的燃料，允许其中心黑洞为几乎整个电磁光谱的明亮发射提供动力，包括低能无线电，红外，可见光，紫外波长和高能X射线波长。
J1144最初是由南方巡天望远镜(SMSS)于2022年在可见光下发现的。
为了跟进这一发现，由马克斯·普朗克地外物理研究所(MPE)博士候选人Zsofi Igo领导的团队结合了几个太空天文台的观测结果。
其中包括光谱-伦琴-伽马(SRG)天文台的eROSITA仪器、欧空局XMM-Newton天文台、美国航天局的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)和美国航天局的Neil Gehrels Swift天文台。
这种数据组合使天文学家能够测量来自类星体的X射线的温度，发现它们大约为6.3亿华氏度(3.5亿摄氏度)。
这比太阳表面的温度高了惊人的6万倍。
该团队还能够估算出这些排放背后黑洞的质量，发现它大约是太阳的100亿倍。
不仅如此，J1144的超大质量黑洞进食速度如此之快，以每年100个太阳的速度增长。
然而，并不是这个黑洞周围的所有气体都被注入其中。
科学家们发现，一些气体正以极其强大的风的形式从类星体中喷出，向其周围的星系注入大量能量。
该团队还发现，J1144有一个特征，使其区别于其他类星体:它发出的X射线光在几个地球日的时间尺度上变化。
对于拥有这种大小黑洞的类星体来说，其X射线的可变性通常是在几个月甚至几年的时间尺度上。
Kammoun补充说:“我们非常惊讶的是，尽管它具有极大的能量，但以前的X射线天文台从未观测到它。
”。
“对这一来源的新监测活动将于今年6月开始，这可能会揭示这一独特来源的更多惊喜。
”该小组的研究发表在皇家天文学会月刊上。
一个“原始”黑洞可能每十年就会穿过我们的太阳系
这些发现表明，如果天文学家能够发现并证实这种引力扰动的存在，他们可能能够解开暗物质本质背后的谜团，许多研究人员怀疑这种看不见的物质约占宇宙中所有物质的六分之五。
许多研究人员认为暗物质可能由未知粒子组成，但迄今为止还没有实验发现可能是暗物质的新粒子。
因此，科学家们正在探索的一种解释暗物质的替代方案是所谓的原始黑洞，这些黑洞自黎明以来就存在了。
先前的研究表明，宇宙中约86%的物质是由一种基本上看不见的物质组成的，这种物质被称为暗物质。
科学家们从暗物质对日常物质和光的引力效应中推断出暗物质的存在，但目前尚不确定它可能是由什么组成的。
黑洞因其巨大的引力而得名，引力如此强大，以至于连光都无法逃脱。
如果一个黑洞不放弃它的存在——例如，通过撕裂一颗恒星——它可能不会在太空的黑暗中被发现。
几十年来，天文学家探测到了许多黑洞，从恒星质量黑洞（通常是太阳质量的5到10倍）到超大质量黑洞（数百万到数十亿太阳质量）。
相比之下，这项新研究考察了原始黑洞，之前的研究表明，原始黑洞的质量可能只有一颗典型小行星的质量，即大约1100亿到1.1亿吨（1000亿到1亿公吨）。
加州大学圣克鲁斯分校的理论物理学家Sarah Geller告诉Space.com：“我们在工作中考虑的黑洞至少比太阳轻100亿倍，其大小几乎不比氢原子大。
”。
艺术家对M87星系超大质量黑洞的印象。
（图片来源：uux.cn/S.Dagnello（NRAO/AUI/NSF））当一个物体密度如此之大，以至于在自身重力的作用下坍缩时，黑洞就会出现。
先前的研究表明，大爆炸后不久，在宇宙规模大幅膨胀之前，新生宇宙中物质密度的随机波动导致一些团块变得足够密集，形成黑洞。
先前的研究表明，幸存至今的原始黑洞可能构成大部分或全部暗物质。
基于这项工作，这项新研究考察了原始黑洞在太阳系中飞行的频率，以及它们是否会对可见物体产生科学家可以检测到的影响。
盖勒说：“如果外面有很多黑洞，其中一些肯定会时不时地穿过我们的后院。
”。
盖勒说，最初研究人员“考虑了如果一个黑洞穿透地壳，穿过我们的大气层，或者在月球上留下一个陨石坑，会发生什么”。
“我们甚至问自己，如果这些小黑洞中的一个击中人类，会发生什么。
”然而，盖勒解释说：“这些想法都遇到了同样的问题。
”。
“在浩瀚的太空中，一个人、月球甚至地球都是一个非常小的目标，黑洞直接撞击他们的可能性很小。
”相反，盖勒说：“我们需要的是一个足够大的系统，让黑洞能够定期经过，但要精确测量到足以让我们看到一些效果。
”。
“从那时起，我们开始考虑太阳系中物体的轨道的精确测量。
”原则上，原始黑洞的引力“可能会在太阳系中的物体轨道上产生足够大的摆动，让我们可以测量。
”科学家们最终将注意力集中在太阳系内行星附近的原始黑洞上——水星、金星、地球和火星。
他们发现，如果原始黑洞存在，它们可能足够多，每十年至少有一个黑洞飞过内部世界一次。
他们补充说，自从能够检测到这种扰动的技术上线以来，可能已经发生了几次飞越。
盖勒警告说，“我们并没有做出以下任何
