在这张图片中，描绘了一个蓝色超漫射星系落入星系系统，然后它作为一个红色超漫射星系被抛射。 学分：麻省理工学院
这些结果为在宇宙更安静、更空旷的区域寻找此类系统提供了蓝图。
根据定义，矮星系又小又暗，只有一小部分恒星存在于 银河 和其他星系。 然而，矮星中也有巨星：超漫射星系或 UDG 是矮星系统，包含的恒星相对较少，但分布在广阔的区域。 由于它们非常分散，因此很难检测到这些系统，尽管大多数系统都被发现藏在更大、更亮的星系团中。
现在天文学家从 麻省理工学院简介，加州大学河滨分校和其他地方已经使用详细的模拟来检测“淬火”UDG——一种已经停止产生恒星的稀有矮星系。 他们在模拟中确定了几个这样的系统，并发现这些星系不是在星团中，而是被放逐在空洞中——宇宙中安静、几乎空旷的区域。
这种隔离与天文学家对淬火 UDG 应该如何形成的预测背道而驰。 因此，该团队使用相同的模拟来回溯矮人系统的演变，并确切了解它们是如何形成的。
研究人员发现，淬火的 UDG 很可能在具有异常高角动量的暗物质晕圈内凝聚。 就像棉花糖机器一样，这种极端环境可能会产生异常伸展的矮星系。
这些 UDG 然后像大多数 UDG 一样在星系团中进化。 但星团内的相互作用很可能将矮星抛入虚空，使它们拥有宽阔的、类似回旋镖的轨迹，被称为“后溅”轨道。 在这个过程中，星系的气体被剥离，使星系“淬火”，无法产生新的恒星。
模拟表明，这种 UDG 应该比观察到的更常见。 研究人员说他们的结果今天发表在 自然天文学，为天文学家在宇宙的空隙中寻找这些侏儒巨人提供了蓝图。
麻省理工学院物理学副教授 Mark Vogelsberger 说：“我们一直努力就我们在宇宙中拥有的星系达成完全共识。” “这项研究增加了模拟实际预测的新星系群。 而我们现在必须在真实的宇宙中寻找它们。”
Vogelsberger 与 UC Riverside 的 Laura Sales 和阿根廷理论与实验天文学研究所的 José A. Benavides 共同领导了这项研究。
红色与蓝色
球队的 搜索、 对淬灭 UDG 的研究始于对 UDG 卫星（位于星系团外部的超漫射系统）的简单调查。 天文学家预测，星团内的 UDG 应该被淬灭，因为它们将被其他星系包围，这些星系基本上会消除 UDG 已经扩散的气体并停止恒星的产生。 星团中淬火的 UDG 应主要由老恒星组成，并且呈红色。
如果 UDG 存在于星团之外，在虚空中，预计它们会继续产生恒星，因为不会有来自其他星系的竞争气体来熄灭它们。 因此，预计虚空中的 UDG 将富含新恒星，并呈现蓝色。
当该团队调查之前在星团外检测到的 UDG 卫星时，他们发现大多数都是蓝色的，如预期的那样——但少数是红色的。
“这就是引起我们注意的地方，”Sales 说。 “我们想，‘他们在那里做什么？ 他们是怎么形成的？ 没有很好的解释。”
银河立方体
为了找到一个，研究人员查看了 TNG50，这是由 Vogelsberger 和麻省理工学院和其他地方的其他人开发的星系形成的详细宇宙学模拟。 该模拟在世界上一些最强大的超级计算机上运行，旨在从类似于 Big Bang 到今天。
该模拟基于物理学的基本原理以及物质与气体之间复杂的相互作用，其结果已在许多场景中显示，与天文学家在实际宇宙中观察到的结果一致。 因此，TNG50 已被用作多种类型的星系随时间演化的方式和位置的准确模型。
在他们的新研究中，Vogelsberger、Sales 和 Benavides 使用 TNG50 首先看看他们是否可以在星系团外发现淬火的 UDG。 他们从一个约 150 亿光年宽的早期宇宙立方体开始，并将模拟向前推进，直到今天。 然后他们在模拟中专门搜索了空隙中的 UDG，发现他们检测到的大部分都是蓝色的，正如预期的那样。 但是一个令人惊讶的数字——大约 25%——是红色的，或者是淬火的。
他们将注意力集中在这些红色卫星矮星上，并使用了相同的模拟，这一次作为一种时间机器来观察这些星系是如何、何时以及在何处起源的。 他们发现这些系统最初是星团的一部分，但不知何故被扔到了一个更椭圆的“后溅”轨道上。
“这些轨道几乎就像我们太阳系中的彗星一样，”Sales 说。 “有些人会出去然后绕回来，而其他人可能会进来一次，然后就再也不会了。 对于淬火的 UDG，因为它们的轨道是如此椭圆，所以即使在整个宇宙年龄范围内，它们也没有时间回来。 他们还在战场上。”
模拟还表明，淬火的 UDG 的红色源于它们的喷射——这是一个剧烈的过程，剥离了星系的恒星形成气体，使其淬火并呈红色。 该团队在更早的时间进行模拟，观察到这些微小的系统，就像所有的星系一样，起源于暗物质晕，气体在暗物质晕中聚结成星系盘。 但对于淬火的 UDG，光晕似乎比正常情况下旋转得更快，从而产生了伸展的、超扩散的星系。
既然研究人员对淬火 UDG 的产生地点和方式有了更好的了解，他们希望天文学家可以利用他们的结果来调整望远镜，以识别更多这样孤立的红矮星——模拟表明，这些红矮星的潜伏数量肯定比天文学家所拥有的要多。远检测。
“令人惊讶的是，模拟真的可以产生所有这些非常小的物体，”Vogelsberger 说。 “我们预测那里应该有更多这种星系。 这使我们的工作非常令人兴奋。”
有关此研究的更多信息，请参阅 天文学家发现难以捉摸的超漫射星系的起源.
参考资料：José A. Benavides、Laura V. Sales、Mario 撰写的“来自后溅轨道的静止超扩散星系”。 G. Abadi、Annalisa Pillepich、Dylan Nelson、Federico Marinacci、Michael Cooper、Ruediger Pakmor、Paul Torrey、Mark Vogelsberger 和 Lars Hernquist，6 年 2021 月 XNUMX 日， 自然天文学.
DOI: 10.1038/s41550-021-01458-1
