天文学家在距仙女座星系半途的银河系中发现最遥远的恒星

天文学家在银河系的恒星晕中发现了 200 多颗遥远的变星，它们被称为 RR Lyrae 星。这些恒星中最远的一颗距离地球超过一百万光年，几乎是我们邻近的仙女座星系距离的一半，仙女座星系距离地球约 250 万光年。

天琴座 RR 星特有的脉动和亮度使它们成为测量银河距离的绝佳“标准烛光”。这些新的观察结果使研究人员能够追踪银河系光环的外部界限。

“这项研究正在重新定义什么构成了我们银河系的外部界限，”加州大学圣克鲁兹分校天文学和天体物理学教授兼主席 Raja GuhaThakurta 说。“我们的星系和仙女座星系都很大，两个星系之间几乎没有任何空间。”

GuhaThakurta 解释说，我们银河系的恒星光晕成分比圆盘大得多，圆盘的直径约为 100,000光年。我们的太阳系位于圆盘的旋臂之一。圆盘中间是一个中央凸起，围绕着它的是光晕，其中包含银河系中最古老的恒星，向各个方向延伸数十万光年。

“光环是最难研究的部分，因为外部界限太远了，”GuhaThakurta 说。“与圆盘和核球的高恒星密度相比，恒星非常稀疏，但光晕主要是暗物质，实际上包含了星系的大部分质量。”

与 UCSC 的 GuhaThakurta 一起工作的博士生 Yuting Feng 领导了这项新研究，并在 1 月 9 日和 11 日在西雅图举行的美国天文学会会议上的两次演讲中介绍了他们的发现。

冯说，之前的模型研究已经计算出恒星晕应该从银心延伸到大约 300 千秒差距或 100 万光年。(天文学家以千秒差距测量银河距离;1 千秒差距等于 3,260 光年。)冯和他的同事探测到的 208 颗天琴座 RR 恒星的距离约为 20 到 320 千秒差距。

“我们能够使用这些变星作为可靠的示踪剂来确定距离，”冯说。“我们的观察证实了光环大小的理论估计，因此这是一个重要的结果。”

这些发现基于下一代室女座星团调查 (NGVS) 的数据，该项目使用加拿大-法国-夏威夷望远镜 (CFHT) 研究银河系以外的星系团。该调查并非旨在检测 RR Lyrae 恒星，因此研究人员不得不将它们从数据集中挖掘出来。室女座星系团是一个大型星系团，其中包括巨大的椭圆星系 M87。

“为了对 M87 及其周围的星系进行深度曝光，望远镜还捕获了同一视野中的前景恒星，因此我们使用的数据是该调查的副产品，”冯解释说。

根据 GuhaThakurta 的说法，NGVS 数据的卓越质量使团队能够在这些距离上获得 RR Lyrae 的最可靠和精确的表征。天琴座 RR 是年老的恒星，具有非常特殊的物理特性，导致它们在有规律的重复周期中膨胀和收缩。

GuhaThakurta 说：“它们的亮度变化方式看起来像心电图——它们就像银河系的心跳——所以亮度上升得很快，下降得也很慢，这种循环以这种非常有特色的形状完美地重复。” “此外，如果你测量它们的平均亮度，每颗恒星的亮度都是一样的。这种组合对于研究星系的结构来说非常棒。”

天空布满星星，有些比其他的更亮，但一颗星星可能看起来很亮，因为它非常明亮或距离非常近，而且很难区分。天文学家可以从天琴座 RR 星的特征脉动中识别出它，然后使用它观测到的亮度来计算它的距离。然而，这些程序并不简单。更遥远的物体，如类星体，可以伪装成 RR 天琴星。

“只有天文学家知道获得这些距离的可靠示踪剂是多么痛苦，”冯说。“这个来自遥远的 RR Lyrae 恒星的强大样本为我们提供了一个非常强大的工具，用于研究光晕和测试我们当前的银河系大小和质量模型。”

这项研究基于 MegaPrime/MegaCam 获得的观测结果，这是 CFHT 和 CEA/IRFU 的联合项目，在加拿大-法国-夏威夷望远镜 (CFHT) 上，该望远镜由加拿大国家研究委员会 (NRC) 运营，研究所法国国家科学研究中心 (CNRS) 和夏威夷大学的 National des Sciences de l'Univers。