由美国国家科学基金会 NOIRLab 的天文学家领导的研究人员发现了恒星大规模迁移到仙女座星系的惊人新证据。该团队在 Kitt Peak 国家天文台的 Nicholas U. Mayall 4 米望远镜上使用美国能源部的暗能量光谱仪，这是 NSF 的 NOIRLab 的一个项目，以前所未有的细节和清晰度揭示了这个星系中复杂的结构。这张图片上的每个点代表仙女座星系中的一颗恒星，恒星的运动（相对于银河系）从蓝色（向我们移动）到红色（远离我们）进行颜色编码。图片来源：KPNO/NOIRLab/AURA/NSF/E。斯拉维克/D。德马丁/M。扎马尼

在数十亿年的过程中，星系通过锻造新恒星并通过恰当命名的“银河移民”事件与其他星系合并而成长和演化。天文学家试图通过研究整个星系中单个恒星的运动及其延伸的恒星和暗物质晕来揭示这些移民事件的历史。然而，直到现在，这种宇宙考古学只在我们自己的银河系中才有可能。

一个国际研究小组在仙女座星系（银河系最近的大型银河系邻居）中发现了一次大型星系移民事件的惊人新证据。新结果是在基特峰国家天文台的 Nicholas U. Mayall 4 米望远镜上使用美国能源部的暗能量光谱仪 (DESI) 得出的，这是美国国家科学基金会 NOIRLab 的一个项目。

通过测量仙女座星系内晕（也称为 Messier 31 (M31)）中近 7500 颗恒星的运动，该团队发现了恒星位置和运动的明显模式，揭示了这些恒星如何作为另一个星系的一部分开始它们的生命大约 20 亿年前与 M31 合并的星系。虽然这种模式早已被理论预测，但在任何星系中从未如此清晰地看到过它们。

美国国家科学基金会 NOIRLab 的天文学家 Arjun Dey 解释说：“我们对银河系最近的大型银河系邻居仙女座星系的新观察揭示了银河系移民事件的详细证据。” “虽然夜空看似一成不变，但宇宙是一个充满活力的地方。像 M31 和我们的银河系这样的星系是由宇宙历史上许多较小星系的基石构成的。”

爱丁堡大学的天体物理学家、该论文的合著者谢尔盖·科波索夫说：“我们以前从未在恒星的运动中如此清楚地看到这一点，也从未见过这次合并产生的一些结构。” “我们的新图景是，仙女座星系的历史与我们自己的银河系的历史相似。这两个星系的内晕都由单一的移民事件主导。”

这项研究不仅揭示了我们银河系邻居的历史，也揭示了我们银河系的历史。银河系晕中的大多数恒星都是在另一个星系中形成的，后来在 8-100 亿年前的一次星系合并中迁移到我们自己的星系中。研究 M31 中类似但更近期的星系合并的遗迹，为天文学家提供了一个了解银河系过去重大事件之一的窗口。

为了追溯 M31 的迁移历史，团队求助于 DESI。DESI 的构建是为了绘制附近宇宙中数千万个星系和类星体的地图，以测量暗能量对宇宙膨胀的影响。它是世界上最强大的多目标巡天光谱仪，每晚能够测量超过 100,000 个星系的光谱。然而，DESI 的世界级功能也可以在离家较近的地方使用，而且该仪器对于团队对 M31 的调查至关重要。

“这项科学不可能在世界上任何其他设施中完成。DESI 惊人的效率、吞吐量和视野使其成为世界上对仙女座星系中的恒星进行调查的最佳系统，”Dey 说. “仅用几个小时的观察时间，DESI 就能够用更大的望远镜超越十多年的光谱学。”

尽管梅奥尔望远镜在 50 年前建成（它于 1973 年首次发光），但由于持续升级和最先进的仪器，它仍然是世界级的天文设施。“五十年听起来很长，天真地有人可能认为这是一个设施的自然寿命，”共同作者、同样在 NOIRLab 的 Joan R. Najita 说。“但随着更新和再利用，像 Mayall 这样古老的望远镜可以继续做出惊人的发现，尽管以今天的标准来看它相对较小。”

该研究是与两名哈佛大学本科生 Gabriel Maxemin 和 Joshua Josephy-Zack 合作进行的，他们通过拉德克利夫高等研究院参与了该项目。从 2021 年到 2022 年，Najita 是拉德克利夫研究员。

该团队现在计划利用 DESI 和 Mayall 望远镜无与伦比的功能来探索更多 M31 的外围恒星，以前所未有的细节揭示其结构和移民历史。

Najita 总结道：“令人惊奇的是，我们可以仰望天空，阅读另一个星系数十亿年的恒星运动历史——每颗恒星都讲述了故事的一部分。” “我们最初的观察超出了我们最疯狂的预期，我们现在希望与 DESI 一起对整个 M31 光环进行调查。谁知道等待着什么新发现。”

该研究即将发表在《天体物理学杂志》上。