天文学家近日揭示了有关小星系 NGC 300 的新发现，这些发现对现有的星系形成理论提出了挑战。研究人员通过观测到古老、金属含量极低的恒星以及延伸超过 10 万光年的巨大恒星流，表明即使是矮星系也能够像大型星系一样，从周围环境中吸积质量。

NGC 300 是宇宙中一个相对孤立的小星系，距离地球约 600 万光年，属于银河系的近邻之一。

由亚利桑那大学天文学家 Catherine Fielder 领导的研究团队，拍摄到了迄今为止最清晰的 NGC 300 及其周围环境的图像。这些图像揭示了一些通常仅在大型星系中出现的特征，为研究小型星系的形成与演化提供了宝贵的线索。研究结果显示，推动星系成长的机制可能比以往认为的更加普遍。

菲尔德在美国马里兰州国家港举行的第 245 届美国天文学会会议上，分享了这一研究成果。

包括银河系在内的许多星系，都是通过与较小星系的合并在数十亿年间逐步成长的，这一过程被称为分层组装。研究表明，在大型星系中，这些吸收的星系残余通常形成恒星流，与散布的古老恒星共同构成星系晕。星系晕是一个低密度的恒星云，环绕着星系核心的明亮盘面，提供了有关星系历史的重要线索。

传统观点认为，像大麦哲伦星云这样的小星系，由于自身引力较弱，难以吸积质量并与其他矮星系合并。因此，较小星系如何在宇宙中积累质量并成长，仍然是一个未解之谜。

菲尔德团队绘制了 NGC 300 周围的恒星分布图，并发现了一条从星系中心延伸超过 10 万光年的巨大恒星流。图像显示，NGC 300 及其周边存在恒星流和壳状结构，这些特征由白色线条标示。

研究人员利用智利塞罗托洛洛美洲际天文台 4 米布兰科望远镜上的暗能量相机（DECam），对 11 个矮星系进行了深度成像，其中包括质量与大麦哲伦星云相似的螺旋星系 NGC 300。这些观测是 DECam 局部体积调查（DELVE）的一部分，揭示了 NGC 300 前所未有的细节。研究显示，该星系的盘面横跨约 9.4 万光年，略小于银河系，恒星质量约占银河系的 2%。

“NGC 300 是研究这种现象的理想目标，因为它所处的区域相对孤立，”阿尔伯塔大学斯图尔德天文台的 Fielder 研究员表示。“由于没有大质量星系的干扰，它为我们提供了研究星系独立演化的机会，类似于研究宇宙的‘化石记录’。”

Víctor M. Blanco 4 米望远镜配备了直径 4 米、重达 1.54 万公斤的主镜，设计可追溯至 20 世纪 60 年代。暗能量相机安装在望远镜的主焦点上，支持精准观测。望远镜结构包括用于赤经旋转的大型轴承，以及赤纬轴的 U 形支撑系统，使其能够精确跟踪天体。

菲尔德的团队通过对星系周围恒星的深入研究，确认了这条巨大的恒星流。“恒星流表明星系能够从周围环境中吸积质量，这些结构很难通过内部过程形成，”菲尔德表示。研究成果将发表在《天体物理学杂志》上。

此外，研究人员还发现了一些壳状结构，这些结构呈现出从星系中心向外扩散的同心波模式，并伴随有围绕星系的气流，表明外部力量可能改变了 NGC 300 周围的物质分布轨迹。

“我们最初并不确定是否能在这些小星系中发现类似特征，但 NGC 300 周围的这些结构为我们提供了确凿的证据，证明该星系确实吸积了外部物质。”菲尔德补充道。

研究团队还在星系晕中发现了一个此前未知的球状星团，该星团金属含量极低，进一步证实了过去曾发生吸积事件。

天文学家通常通过测量恒星的“金属丰度”来推断其年龄，该指标反映了恒星中较重元素的含量。由于较重元素通常在大质量恒星的生命周期末期产生，恒星的金属含量较低，意味着其年代更为久远。

“我们在 NGC 300 周围观察到的恒星古老且金属含量低，这说明它们可能起源于一个被 NGC 300 吸收的小型星系。”菲尔德表示。

这一研究成果表明，即使是矮星系也能通过吸积外部星系来形成恒星晕，这种机制与大型星系的成长模式高度一致。

“NGC 300 已成为同类矮星系中最显著的吸积驱动恒星晕形成案例之一，为我们理解星系在宇宙中的成长和演化提供了新的视角。”菲尔德总结道。