10月16日，一篇發(fā)表在預印本服務器arXiv上的研究論文引起了天文學界的關注。

美國密歇根大學科學家陳穎天領導的團隊，利用一種叫做"星流"的自動檢測算法，在銀河系中發(fā)現(xiàn)了87條與球狀星團相關的恒星流。

這個數(shù)字讓已知的球狀星團恒星流數(shù)量直接翻了一倍。歐洲航天局的蓋亞衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)，在這次發(fā)現(xiàn)中起了關鍵作用。

蓋亞衛(wèi)星從2013年發(fā)射升空到現(xiàn)在，已經(jīng)持續(xù)工作了12年。它的任務就是繪制銀河系的三維地圖，測量恒星的位置、距離和運動。截至目前，蓋亞已經(jīng)觀測了超過20億顆恒星。

2024年10月10日，歐洲航天局發(fā)布了蓋亞任務的最新數(shù)據(jù)，這是自2013年發(fā)射以來的第四次重大數(shù)據(jù)發(fā)布。

這次數(shù)據(jù)發(fā)布包含了對5.9億顆恒星的觀測結果，涵蓋了恒星的位置、亮度、顏色、徑向速度等多個參數(shù)。

蓋亞還觀測了超過15萬顆小行星、大約200萬顆河外源以及一系列變星和雙星系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)為天文學家提供了前所未有的研究工具。

恒星流是什么？簡單說，就是矮星系或者球狀星團被更大的星系撕碎后留下的痕跡。這些星團原本圍繞著銀河系運行，但因為銀河系的潮汐引力太強，它們被拉長、撕裂，最后沿著軌道散開，形成了細長的結構。

陳穎天團隊開發(fā)的"星流"算法，專門用來找這些恒星流。傳統(tǒng)的方法主要靠視覺觀測，但很多恒星流的形態(tài)不規(guī)則，或者跟母星團的軌道不一致，這些就很容易被漏掉。

"星流"算法基于物理學建模，能夠識別出那些動力學特征復雜的恒星流。

這次發(fā)現(xiàn)的87條恒星流分為兩類，第一類是高質(zhì)量樣本，有34條，這些是在10度搜索半徑內(nèi)檢測到的。第二類是低質(zhì)量樣本，有53條，這些恒星流所在的區(qū)域消光或背景密度比較高。

光是高質(zhì)量樣本，就讓已知的恒星流數(shù)量翻了一倍。

研究人員還測量了這些恒星流母球狀星團的質(zhì)量損失率。結果顯示，大多數(shù)球狀星團的質(zhì)量損失率在每百萬年1.0至100個太陽質(zhì)量之間。

這個數(shù)字聽起來很大，但對于一個球狀星團來說，這是一個緩慢的過程。研究沒有發(fā)現(xiàn)質(zhì)量損失率跟球狀星團的其他特性有明顯關聯(lián)。

很多新發(fā)現(xiàn)的恒星流形態(tài)很不規(guī)則，按理說，恒星流應該沿著母星團的軌道延伸，但有些恒星流卻呈現(xiàn)出寬闊或短促的形態(tài)，或者跟母星團的軌道錯位。

比如NGC 4147這條恒星流，它近乎是一個圓形團塊，這跟我們預期的細長結構完全不同。

論文作者解釋說，這些不規(guī)則或錯位的恒星流，恰恰證明了"星流"算法的強大能力。因為球狀星團的質(zhì)量和軌道會導致恒星流呈現(xiàn)出復雜的動力學特征，傳統(tǒng)方法很容易遺漏這些。

恒星流的研究對理解銀河系有多重要？首先，恒星流可以幫我們理解銀河系暗物質(zhì)暈的大尺度質(zhì)量分布。

暗物質(zhì)是宇宙中最神秘的物質(zhì)之一，我們看不見它，但它占了宇宙總質(zhì)量的大約85%。恒星流受到暗物質(zhì)的引力影響，它們的運動軌跡可以揭示暗物質(zhì)的分布。

恒星流還能驗證銀河系是否存在低質(zhì)量的暗物質(zhì)子暈。暗物質(zhì)子暈是暗物質(zhì)理論中的一個預測，如果它們存在，會對恒星流的形態(tài)產(chǎn)生影響。通過研究恒星流的細節(jié)，我們可以測試這些理論預測。

2024年9月，歐洲航天局發(fā)布了蓋亞任務的一項新發(fā)現(xiàn)，蓋亞衛(wèi)星探測到了一對巨大的恒星流，它們是人馬座矮星系被銀河系潮汐力撕裂后形成的。

這對恒星流像兩條巨大的手臂，環(huán)繞著銀河系。蓋亞的數(shù)據(jù)顯示，這兩條恒星流的運動速度和方向都非常一致，這為研究銀河系的引力場提供了重要線索。

蓋亞衛(wèi)星還發(fā)現(xiàn)了一些更古老的恒星流，2024年的一項研究顯示，蓋亞探測到了一條名為"蓋亞恩克拉多斯"的恒星流，它是大約100億年前一個矮星系與銀河系碰撞后的遺跡。

這條恒星流的恒星數(shù)量非常多，它的發(fā)現(xiàn)改變了我們對銀河系早期演化的認識。

陳穎天團隊的這次發(fā)現(xiàn)，是蓋亞衛(wèi)星數(shù)據(jù)的又一次重大應用。蓋亞的數(shù)據(jù)精度非常高，它可以測量恒星的位置精度達到微角秒級別，這相當于從地球上看月球上一枚硬幣的大小。正是這種高精度，讓天文學家能夠發(fā)現(xiàn)那些微弱的恒星流。

恒星流的研究還涉及到銀河系的演化歷史，銀河系并不是一直都是現(xiàn)在這個樣子。

在過去的數(shù)十億年里，銀河系吞并了許多小星系和球狀星團，每一次吞并，都會留下恒星流的痕跡。通過研究這些恒星流，我們可以重建銀河系的演化歷史。

2024年6月，一項發(fā)表在《天體物理學雜志》上的研究顯示，蓋亞衛(wèi)星探測到的恒星流中，有一些恒星的化學成分非常特殊。

這些恒星的金屬豐度很低，表明它們來自非常古老的星系。這些古老星系在銀河系形成早期就被吞并了，它們的恒星現(xiàn)在還在銀河系中游蕩。

陳穎天團隊的研究還發(fā)現(xiàn)，有些恒星流的恒星年齡跨度很大。這意味著母星團在被撕裂的過程中，不同時期形成的恒星被混合在一起。這種現(xiàn)象為研究球狀星團的內(nèi)部結構提供了新的線索。

蓋亞衛(wèi)星的數(shù)據(jù)還幫助天文學家發(fā)現(xiàn)了一些"超高速恒星"。這些恒星的速度非?？?，足以逃離銀河系的引力束縛。2024年的一項研究顯示，蓋亞探測到了一批超高速恒星，它們很可能是在球狀星團與銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞相互作用時被拋射出來的。

恒星流的研究還涉及到銀河系的暗物質(zhì)分布，2024年10月，一項發(fā)表在《自然》雜志上的研究顯示，通過分析蓋亞衛(wèi)星觀測到的恒星流運動，天文學家發(fā)現(xiàn)銀河系的暗物質(zhì)暈并不是球形的，而是略微扁平的。這個發(fā)現(xiàn)對暗物質(zhì)理論提出了新的挑戰(zhàn)。

陳穎天團隊的研究論文中提到，他們發(fā)現(xiàn)的87條恒星流中，有些恒星流的恒星密度非常低，這使得它們很難被傳統(tǒng)方法探測到。但"星流"算法通過分析恒星的運動學特征，能夠識別出這些微弱的信號。

蓋亞衛(wèi)星的任務預計將持續(xù)到2025年底。在此期間，它將繼續(xù)觀測銀河系中的恒星，為天文學家提供更多的數(shù)據(jù)。

歐洲航天局已經(jīng)在規(guī)劃蓋亞的后續(xù)任務，未來的衛(wèi)星將具備更高的觀測精度，能夠探測到更多的恒星流和其他天文現(xiàn)象。

陳穎天團隊發(fā)現(xiàn)的87條恒星流，為理解銀河系的暗物質(zhì)分布和演化歷史提供了重要線索。蓋亞衛(wèi)星的高精度數(shù)據(jù)和新型算法的結合，讓天文學家能夠發(fā)現(xiàn)那些以前無法探測到的恒星流。

接下來的研究將繼續(xù)利用這些數(shù)據(jù)，揭示銀河系更多的秘密。宇宙的奧秘遠未窮盡，每一次新發(fā)現(xiàn)都讓我們離真相更近一步。