天文學家發現宇宙最小星系？60顆恆星的神秘星團引發熱議

一個僅由60顆恆星組成的神秘天體，可能只是銀河系中普通的星團，也可能是人類迄今發現的最小星系。究竟該如何區分星系與星團？這個問題可沒你想的那麼簡單！

像仙女座星系或銀河系這樣的大型星系很容易辨認，它們規模龐大、受重力束縛且主要由暗物質主導。而像昴宿星團這樣的疏散星團也很容易識別，它們是鬆散結合的恆星群，不含暗物質。但當遇到「超闇弱矮星系」(UFDs)這種特殊天體時，界線就變得模糊不清。

UFDs最特別之處在於其暗物質比例極高。以銀河系為例，暗物質約佔總質量85%，但超闇弱矮星系的暗物質含量可能比可見物質高出上千倍，這正是它們如此黯淡的原因。由於UFDs通常包含宇宙中最古老的恆星，天文學家熱衷研究它們，希望能解開星系起源之謎。

現在讓我們把焦點轉向UMa3/U1這個特殊天體。它的命名本身就透露出身份之謎：若確認為矮星系，應命名為大熊座III；若是古老星團，則該稱為UNIONS 1（因其由紫外近紅外光學北方巡天計畫發現）。若證實為星系，它將是人類已知最小、暗物質比例最高的星系；若確認為星團，則以其約110億歲的高齡，成為迄今發現最古老的星團。

UMa3/U1的體積小得驚人，直徑僅20光年，包含約60顆恆星，可見物質質量僅相當於16個太陽。相較之下，昴宿星團直徑相仿，卻包含逾千顆恆星和800個太陽質量。因此，判斷UMa3/U1是否由暗物質主導成為關鍵問題。

研究團隊採用多種方法來區分星團與矮星系。首先分析恆星動力學，模擬恆星掙脫束縛（蒸發過程）所需的時間。模擬顯示該星團還能穩定存在20-30億年，與其110億年高齡相符，支援其為穩定星團的觀點。

第二項測試是質量函式分析，探討質量隨距離的變化規律。若為星團，質量應較均勻分佈；若為星系，恆星應向中心聚集。目前資料尚不明確：可見恆星分佈較符合星團模型，但若為星系，中心應以難以觀測的白矮星和中子星為主。

現有證據傾向UMa3/U1是星團，但研究團隊強調需觀測更多UFDs才能定論。值得期待的是，薇拉·魯賓天文望遠鏡等新一代裝置將發現更多闇弱矮星系，為這項研究帶來突破。

本文原始版本刊載於《今日宇宙》