銀河系研究領(lǐng)域近日迎來重大突破——美國密歇根大學(xué)陳穎天團(tuán)隊借助新型算法，在銀河系內(nèi)新發(fā)現(xiàn)87條與球狀星團(tuán)相關(guān)的恒星流，使已知同類天體數(shù)量直接翻倍。這一成果依托歐洲航天局蓋亞衛(wèi)星的精密觀測數(shù)據(jù)，相關(guān)研究已發(fā)表于預(yù)印本平臺arXiv。

恒星流是矮星系或球狀星團(tuán)被更大引力撕碎后形成的細(xì)長結(jié)構(gòu)。當(dāng)這些星團(tuán)靠近銀河系時，其外圍恒星會被潮汐力剝離，沿軌道散布成絲狀結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)觀測方法依賴人工識別，難以捕捉形態(tài)不規(guī)則或偏離母星團(tuán)軌道的恒星流，而陳團(tuán)隊開發(fā)的"星流"算法通過物理建模，可精準(zhǔn)識別動力學(xué)特征復(fù)雜的候選體。

此次發(fā)現(xiàn)的恒星流分為兩類：34條高質(zhì)量樣本在10度搜索半徑內(nèi)被確認(rèn)，53條低質(zhì)量樣本則位于星際消光嚴(yán)重或背景恒星密集區(qū)域。僅高質(zhì)量樣本就使已知恒星流數(shù)量增長一倍。研究還首次系統(tǒng)測量了母球狀星團(tuán)的質(zhì)量損失率，發(fā)現(xiàn)多數(shù)星團(tuán)每百萬年損失1至100個太陽質(zhì)量，這一過程雖持續(xù)數(shù)億年，但與星團(tuán)其他特性無明顯關(guān)聯(lián)。

新發(fā)現(xiàn)中不乏反常案例。例如NGC 4147恒星流呈現(xiàn)近乎球形的團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，與理論預(yù)測的細(xì)長形態(tài)截然不同。研究人員指出，這種不規(guī)則性恰恰驗證了算法的先進(jìn)性——球狀星團(tuán)的質(zhì)量分布和軌道參數(shù)會導(dǎo)致恒星流產(chǎn)生復(fù)雜動力學(xué)特征，傳統(tǒng)方法極易遺漏此類天體。

蓋亞衛(wèi)星為這項突破提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。自2013年發(fā)射以來，這顆探測器已持續(xù)工作12年，其最新發(fā)布的數(shù)據(jù)集包含5.9億顆恒星的精確位置、亮度、顏色及徑向速度信息，同時觀測到15萬顆小行星、200萬河外源以及大量變星和雙星系統(tǒng)。該衛(wèi)星的角分辨率可達(dá)微角秒級，相當(dāng)于從地球觀測月球上硬幣的細(xì)節(jié)，這種精度使探測微弱恒星流成為可能。

恒星流研究正重塑人類對銀河系演化的認(rèn)知。2024年蓋亞團(tuán)隊曾發(fā)現(xiàn)人馬座矮星系撕裂形成的雙恒星流，其運動方向高度一致，為研究銀河系引力場提供新線索。同年探測到的"蓋亞恩克拉多斯"恒星流，則被證實是100億年前矮星系碰撞的遺跡，其龐大恒星數(shù)量改寫了銀河系早期演化史。更引人注目的是，部分恒星流中存在金屬豐度極低的古老恒星，表明銀河系在形成初期就已開始吞并其他星系。

新研究還揭示了球狀星團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)奧秘。部分恒星流的恒星年齡跨度達(dá)數(shù)十億年，說明母星團(tuán)在撕裂過程中混合了不同時期形成的恒星。蓋亞數(shù)據(jù)助力發(fā)現(xiàn)的"超高速恒星"群體，其速度足以逃離銀河系引力，這些恒星可能源自球狀星團(tuán)與銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的相互作用。

暗物質(zhì)分布研究同樣受益于此。2024年《自然》雜志刊登的研究通過分析恒星流運動軌跡，發(fā)現(xiàn)銀河系暗物質(zhì)暈呈輕微扁平狀，而非傳統(tǒng)理論預(yù)測的完美球形。這一發(fā)現(xiàn)對暗物質(zhì)模型提出了新挑戰(zhàn)，而恒星流作為"宇宙探針"，將持續(xù)為解開宇宙最大謎團(tuán)提供關(guān)鍵證據(jù)。