发布单位：台北市立天文科学教育馆
成千上百个星系组成的巨型星系团中，无数恒星如幽灵般游走在星系之间，散发着光，这些恒星与星系团中的任何一个星系都没有引力连结。
一直困扰天文学家的问题是：恒星最初是如何分散在整个星系团中？有几个理论被提出：包括恒星从星系团中的星系脱离出来，或者它们在星系合并后被抛出，又或者它们在数十亿年前的星系团形成初期就存在了。
NASA哈勃太空望远镜最近进行的一项红外线巡天任务中，为寻找这种所谓的“星系团内光”提供了新的线索。新的哈勃观测表明，这些恒星已经游荡了数十亿年，并不是近期星系团内部引力作用的产物，这些引力作用会将它们从星系中脱离出来。
图说：MOO J1014+0038（左图）和SPT-CL J2106-5844（右图）的两个巨大星系团的哈勃太空望远镜图像。蓝色代表星系团内光的现象。数十亿年前，恒星从它们的母星系中脱离，现在游走在星际空间中。图片来源：NASA、ESA、STScI、James Jee（延世大学）；图像处理：Joseph DePasquale (STScI)
该巡天任务包括10个距离我们100亿光年的星系团。观测显示，回顾过去数十亿年，星系团内光相对于整个星系团的光之比例保持不变。这意味着这些恒星在星系团形成的早期阶段就已经无家可归了。研究结果发表在2023年1月5日的《Nature》杂志上。
当星系在星系之间的气体尘埃穿梭时，恒星可能会因为阻力而脱离它们的星系诞生地。然而，根据新的哈勃观测，排除了这种机制是星系团内游荡恒星产生的主要原因。因为如果脱离是主要因素，星系团内光的比例会随着时间的推移而增加，但在新的哈勃观测数据并非如此，它显示了数十亿年来维持着固定比例。
韩国延世大学James Jee表示：我们不知道是什么原因让恒星无家可归，目前的理论无法解释我们的结果，但不知何故，在早期宇宙中产生大量的恒星，当时星系可能非常小，由于引力较弱，恒星很容易脱离星系。
延世大学Hyungjin Joo表示：如果我们弄清楚星系团内游荡恒星的起源，它将帮助我们了解整个星系团的形成历史，它们可以作为包裹星系团的暗物质之可见示踪剂，暗物质是宇宙的无形鹰架，它将星系和星系团聚集在一起。
如果游走的恒星是近期产生的，它们将没有足够的时间散布在星系团中，因此不能追踪星系团暗物质的分布。但如果恒星诞生于星系团的早期，它们就会完全分散在整个星系团中，则天文学家可以使用这些恒星来绘制整个星系团的暗物质分布图。这项技术是新的，传统使用引力透镜的现象来探索暗物质的分布。引力透镜的现象为来自背景天体的光会被前景星系团弯曲。
1951年，Fritz Zwicky首次在后发座星系团中观测到星系团内光。由于后发座星团至少包含1,000个星系，是距地球最近的星团之一（3.3亿光年），因此即使使用普通的18吋望远镜也能够探测到幽灵光。
韦伯太空望远镜的近红外能力和灵敏度将深入宇宙扩展对星系团内游荡恒星的搜索，因此应该有助于解开这个谜团。（编译/台北天文馆施欣岚）
资料来源：NASA