仙女座XXXV：這顆新發現的星系不該存在，但它卻存在

在仙女座星系的邊緣，一項重大發現正在顛覆我們對星系演化的理解。天文學家發現了迄今為止最暗、最小的衛星星系——仙女座XXXV，這迫使他們重新思考星系如何形成與生存。這個微小的星系違背了預期，它比銀河系的衛星星系多形成了數十億年的恆星，並且在一個理應被摧毀的時代中倖存下來。為什麼？這成了一個新的謎團。

由密西根大學領導的研究團隊，基於我們從銀河系中學到的知識，做出了一項挑戰星系形成關鍵理論的發現。這項發現來自於仙女座星系的外圍，這是我們銀河系最近的鄰居，天文學家在那裡發現了其最暗、最小的已知衛星星系。這顆新發現的矮星系，名為仙女座XXXV，距離我們約300萬光年，它正在重塑科學家對星系在不同宇宙環境和宇宙各時期中如何演化的理解。

儘管這項發現帶來的問題多於答案，但這正是研究宇宙的本質，該研究的主要作者馬科斯·阿里亞斯表示。這項研究於3月11日發表在《天體物理學期刊快報》上。阿里亞斯指出，宇宙仍然隱藏著許多謎團，但這項發現幫助我們修正了已知的知識，並揭示了更多未知的領域。

阿里亞斯表示，我們還有許多需要發現的東西，尤其是在星系形成、演化和結構方面，才能逆向推導宇宙的歷史，並理解我們是如何走到今天的。我們的銀河系也擁有數十個這樣的衛星或伴星星系，這解釋了為什麼它們的故事仍在書寫中。這些伴星星系與其巨大的中央宿主星系不同，但仍然足夠接近，以至於被其引力所捕獲。這些衛星星系也小得多。

該研究的資深作者、密西根大學天文學教授兼副系主任埃裡克·貝爾表示，這些是完全功能的星系，但它們的大小隻有銀河系的百萬分之一。這就像擁有一個完全正常的人類，但大小隻有一粒米。由於它們如此之小，這些衛星星系也更暗，更難被發現。直到過去幾十年，天文學家才擁有足夠敏感的技術來發現銀河系已知的大部分衛星星系。貝爾指出，目前觀察者無法發現比仙女座更遠的極暗衛星星系。

由於它們的接近性，銀河系的衛星星系一直是我們瞭解這些微小星系的唯一來源。儘管科學家以前在仙女座發現過衛星星系——這就是為什麼它是仙女座XXXV而不是仙女座I——但它們太大、太亮，無法堅定地挑戰我們從銀河系中學到的知識。這部分解釋了馬科斯的發現為何如此重要。貝爾表示，過去這種型別的星系只能在銀河系周圍被發現，現在我們能夠在仙女座周圍觀察到一個，這是我們第一次在銀河系外做到這一點。

為了發現仙女座XXXV，阿里亞斯首先仔細研究了大量的觀測資料集，以尋找潛在伴星的跡象。一旦他編制了一份有希望的候選名單，他和貝爾就獲得了哈伯太空望遠鏡的時間來進行更仔細的檢查。阿里亞斯表示，在密西根大學天文系作為本科生進行高影響力研究的機會非常廣泛。這項工作得到了美國國家科學基金會和NASA透過太空望遠鏡科學研究所的支援。

使用哈伯望遠鏡，研究人員發現，仙女座XXXV不僅是一個衛星星系，而且它足夠小，可以重塑我們對星系如何演化的一些觀念，例如它們能夠形成恆星的時間。貝爾表示，這真的令人驚訝。它是你能找到的最暗的東西，所以它是一個很酷的系統。但它在很多方面也出乎意料。

該團隊還包括來自芝加哥大學、猶他谷大學、梵蒂岡天文臺、智利拉塞雷納大學、阿拉巴馬大學、蒙大拿州立大學和德國波茨坦萊布尼茨天體物理研究所的研究人員。儘管這項發現令人驚訝，但貝爾也強調，一旦我們離開自己的後院，天文學中的想法變得更加複雜並不罕見。他表示，當你只有一個系統可以分析時，你無法確定什麼是普遍特徵，什麼是獨特性。現在，仙女座XXXV提供了足夠的強有力證據，開始自信地區分這些特徵。銀河系和仙女座衛星星系之間最明顯的差異是它們停止形成恆星的時間。

阿里亞斯表示，大多數銀河系衛星星系都有非常古老的恆星群體。它們在大約100億年前停止了形成恆星。我們看到的是，仙女座中的類似衛星星系可以在大約60億年前形成恆星。這些資訊也幫助研究人員解決了貝爾所說的仙女座中的「謀殺謎團」。

無論一個星系是巨大還是微小，它都需要有一個可供凝結成恆星的氣體儲備。當這些氣體消失時，恆星形成就會停止。一個自然的問題是，這種結束是由於星系的氣體供應自行耗盡，還是被更大的宿主吸走。對於銀河系的衛星星系來說，它們較早的關閉與無助的選項相符。隨著仙女座小型伴星星系中恆星形成的時間更長，似乎是後者。

貝爾表示，這有點黑暗，但它們是自行墜落還是被推倒？這些星系似乎是被推倒的。由此，我們從它們身上學到了一些關於星系形成的質的新知識。在仙女座XXXV的大小和宇宙歷史的背景下，這種延長的恆星形成更加有趣。

宇宙一開始非常熱且密集，但在其第一個十億歲生日時，它已經膨脹並冷卻到一個涼爽春日的溫度。這種理想的溫度也有利於宇宙中的氣體凝結成恆星，這些恆星聚集形成星系。但隨著這些恆星產生能量，以及黑洞形成並吞噬物質，宇宙再次變得非常熱。對於質量小於約10萬個太陽的小型星系來說，這被認為是恆星形成的死刑。熱量基本上會將形成恆星所需的氣體煮掉。

貝爾表示，我們以為它們基本上都會被炸掉，因為整個宇宙變成了一鍋沸油。但仙女座XXXV沒有被炸掉。我們以為它會完全失去氣體，但顯然這並沒有發生，因為這個東西大約有2萬個太陽質量，但它仍然能夠在額外的幾十億年中很好地形成恆星。

它是如何倖存下來的，現在是一個開放的問題。貝爾表示，我沒有答案。宇宙確實變熱了，我們只是瞭解到後果比我們想像的更複雜。像NASA這樣的組織正在計劃在未來幾年內發射能夠發現更多衛星星系的任務，這將有助於拼湊出新的解決方案。

雖然阿里亞斯和貝爾顯然對此感到興奮，並希望從他們目前擁有的工具中學到盡可能多的東西，但他們也樂於生活在未知中。對於阿里亞斯來說，這正是吸引他進入這個領域的原因。他表示，這就是宇宙，總會有新的東西等待我們去發現。

參考文獻：仙女座XXXV：仙女座星系最暗的矮衛星，2025年3月11日，《天體物理學期刊快報》。DOI: 10.3847/2041-8213/adb433