天文學家發現Segue 2為迄今最輕的星系

CathayPacific

美國加州大學爾灣分校（University of California, Irvine）天文學家Evan Kirby等人，利用位在夏威夷的凱克天文臺（W. M. Keck Observatory）進行觀測，發現迄今已知宇宙中最輕的矮星系（dwarf galaxy）Segue 2，僅包含約1000多顆恆星和一點點能維持這些恆星不散開的暗物質的質量而已。雖然這個星系很小，但也意味著它被擾動及變動得也很少，因此對天文學家而言，反倒可趁機瞭解像鐵、碳或其他與人類生命相關的元素最初究竟是如何形成的。

　　矮星系們不若一般星系那麼亮眼，觀星者一般不太會去注意這些極力想隱藏蹤跡的矮星系們。這些天文學家表示：發現像Segue 2這樣小的矮星系，就像要發現與老鼠一般大的大象一樣困難。理論預測銀河系周圍應該有許多這類矮星系環伺，因此天文學家們已經奮鬥了好幾年，就是想找出這種矮星系，卻始終毫無所獲，成為天文重大謎題之一，有天文學家一度認為是對於宇宙構成的理論有誤所致。Segue 2的發現，無疑是冰山一角，或許還有數千個像Segue 2一樣的極低質量系統等待被發現。

CathayPacific

天文學家在2009年經由史隆數位巡天（Sloan Digital Sky Survey，SDSS）資料發現Segue 2，確認它是銀河系的衛星星系之一，當時僅知它是最暗的星系之一，亮度僅有太陽的900倍，與整個銀河系的亮度相當於200億倍太陽亮度相較之下，就可以瞭解它有多暗了。

　　雖然體積迷你，科學家用不同的工具，起初認為它的密度應該更大一些。不過此番經過凱克望遠鏡觀測，Kirby等人測定Segue 2星系中25顆主要恆星的質量上限，結果發現它們的質量比先前估計的還少10倍以上，千來顆恆星和暗物質暈的總質量加起來，大約僅有150,000倍太陽質量而已，正式成為迄今已知最輕的星系。

　　Kirby表示：這的確是個星系，而不是個球狀星團，是因為這些恆星除了聚集成團之外，還有個暗物質暈（dark matter halo）；暗物質暈就像是膠水一樣，利用重力將恆星們緊緊捉牢，使整個星系不致散開。如果沒有暗物質暈，就不夠格當個星系。

　　事實上，衛星星系和球狀星團一樣都繞著銀河中心公轉，天文學家為了區別這兩者，決定其分野在於：不論多小，只要它的質量足以保持重元素不散開，就是個星系而非球狀星團。

　　比鐵還重的元素是經由大質量恆星核心重力塌縮並引發超新星爆炸才得以製造出來。來自超新星的物質能被甩拋出重力不足的球狀星團；但若是星系的話，它的質量比球狀星團大，能抓住這些重元素，使它們不致散入太空中。新恆星是從前一代恆星的殘渣中誕生，因此會比前一代恆星含有更多的重元素，不過球狀星團中的恆星卻不一定能含有這麼豐富的重元素。因此，如果一堆恆星中含有各種比例的重元素含量，那麼這堆恆星組成的團體便是星系無疑。

　　在利用凱克望遠鏡偵測這25顆恆星光譜過程中，Kirby等人就已發現它們的化學組成屬於曾發生過好幾次超新星爆炸並保留殘骸的這種狀況，由此也確認Segue 2是個星系而非球狀星團。

CathayPacific

有趣的事來了：如果Segue 2剛形成時就是這麼小，那麼憑它如今的重力應該不會有能力抓得住這些重元素。事實上，按現行的恆星形成理論，這個星系的質量根本小到無法製造新恆星；換言之，Segue 2是個根本不可能存在的星系。

　　因此，最有可能的解釋就是Segue 2其實是個比它如今質量還大100倍以上的星系的核心部分，只是在與銀河系交互作用過程中，被扯去絕大部分物質。這麼說來，銀河系可是真夠狠心的，根本沒留多少東西給Segue 2嘛！銀河系眾多衛星星系都是矮星系，多多少少經歷過被銀河系剝奪物質的情況，只是Segue 2是最極端、最悲慘的，Kirby等人估計約有99.7的恆星和99.9%以上的暗物質都被搶走了。

　　不過，討厭的是，這種極端的強奪劇本，仍無法完全解釋Segue 2為何這麼小。其他衛星星系即使被銀河系剝奪，也還幾乎保有原有的大小，通常是在其後方拖著長長的恆星流或物質尾。所以，Kirby等人推測：Segue 2可能真的誕生的時候，其暗物質暈就小得不尋常；但這意味著得重新思考星系如何充盈它們的恆星家族以及重元素含量。不過重新思考並非壞事，因為或許順帶解決銀河系消失的衛星星系之謎。根據電腦模擬結果，銀河系應該擁有數千個小星系環伺在側，但迄今只發現了27個。如果Segue 2生來就這麼小，或許別的小星系也是生來如此，那就莫怪我們到現在還找不到那些暗到無以復加的小星系們了。

　　如果星系形成時的質量非常低，這將告訴我們：即便這些暗物質暈如此微小，也還是能形成一些恆星，至少在某些案例中是如此。既然現在只知道Segue 2這個矮星系，那麼現在還無法解決整個問題，只能為天文學家們指出可能尋找答案的方向。而未來下一代新望遠鏡正式運作之後，如果能在Segue 2後方找到恆星流，那麼則可作為銀河系搶奪版劇本的鐵證。