科技日报记者 陆成宽
银河系就像个“大胃王”，会撕碎、吞并旁边的小星系。正被撕碎的人马座矮星系，原来长啥样？我国科学家给出了“画像”。记者15日从中国科学院国家天文台获悉，该台赵刚院士团队联合紫金山天文台等单位，通过观测分析与数值模拟，成功还原正被银河系潮汐瓦解的人马座矮星系的前身结构，证实它曾经拥有一个特殊旋转盘。相关研究成果发表于《自然-天文学》杂志。
小星系被银河系吞并后，不会彻底消失。它们被撕下来的恒星，会沿着轨道散落开来形成星流。这些星流是追溯银河系成长史的重要“遗迹”，通常分成两条：跑在前面的叫前导臂，跟在后面的叫后随臂。然而，无论小星系原本是否有旋转盘，它被撕裂后形成的星流，都可能呈现出相似的形态和运动特征。因此，人马座矮星系遭潮汐破坏前是否有旋转盘，一直存在争论。
答案或许藏在恒星的“化学指纹”里。天文学家把氦以外的更重元素统称为“金属”，常用铁和氢的比例来衡量金属丰度，并以金属丰度探究恒星与星系演化属性。
科研团队此次把郭守敬望远镜、斯隆数字巡天和盖亚卫星的观测数据汇到一起，系统分析人马座星流前导臂和后随臂中恒星的运动特征与化学组成。研究发现，靠近银河系中心一侧的恒星，金属总体更多；远离银河系中心一侧，金属相对更少，形成一条几乎垂直于星流运动方向的金属丰度梯度。
更有意思的是，研究还发现，人马座星流中恒星的金属丰度还和角动量存在相关性。通俗地说，就是恒星绕星系旋转的运动特征与它的金属丰度有关。“这提示，前身星系的旋转可能在星流中留下了化学印记。”论文共同第一作者郭子熙说。
为验证这一想法，科研团队又比较了盘状、椭球状和带旋转的椭球状三类星系模型，同时给每类设了两种金属分布：一种从中心往外一直减少，另一种先升高、后降低。结果很清楚，只有具备“先升后降”型金属丰度分布的旋转盘星系，能够完整复现人马座星流两条臂的全部观测特征。
此外，团队还分析了217个符合筛选条件的现存矮星系，只找到了3个具有明确类似分布的例子。这说明，该特征并不常见，但也并非人马座矮星系所独有。
赵刚表示，这项成果刷新了学界对瓦解型矮星系的认知，为厘清矮星系演化规律、揭示银河系演化历史提供了重要依据。
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