科學家在LAMOST 光譜中發現一個“星系果蔬園”

近期，中國科學院國家天文臺聯合相關單位的研究團隊在LAMOST（郭守敬望遠鏡）海量光譜中，發現了一個“星系果蔬園”，包括大量綠豌豆星系、藍莓星系及紫葡萄星系等。

從左到右依次是綠豌豆星系、藍莓星系和紫葡萄星系

這里的綠色豌豆星系起源于公眾科學家的星系動物園項目，一批天文愛好者對SDSS（美國斯隆數字巡天）觀測到的不同星系，按照形態進行分類時得到251個極其特別的樣本，很難歸為已知的星系類型。而這些星系在偽彩圖上呈現為綠色，形態又極其致密，看起來圓圓的像豆子，因此被命名為“綠豌豆星系”。

綠豌豆星系強烈的發射線使其呈現明亮的綠色，這也意味著它們正在形成新的恒星。綠豌豆星系有著局部宇宙最高的恒星形成率，能在幾億年的時間內質量翻倍。它們大約在距離地球15 億到50 億光年的位置上，體積不足銀河系的十分之一，質量不到銀河系的百分之一，但是卻在以10 倍于銀河系的速度形成恒星。它們同樣因為很低的金屬豐度（天文學上除了H和He 之外的元素都被稱為金屬）而知名，這類星系在早期宇宙應該是很常見的。因此對于綠豌豆星系的研究為早期宇宙星系形成與演化及恒星形成問題打開了新窗口。

由于發射線落在測光波段的位置不同，致密星系中比較典型的還有偽彩圖上呈現藍色的“藍莓星系”和偽彩圖呈現紫色的“紫葡萄星系”。藍莓星系比綠豌豆星系更加致密，體積不足銀河系的1/3000，質量不到銀河系的萬分之一。

中國科學院國家天文臺博士研究生劉思琦、研究員羅阿理，中國科學技術大學教授王俊賢，中國科學院上海天文臺研究員沈世銀等人利用LAMOST 數據新發現的1417 個致密星系中，包括739 個綠豌豆星系，270個藍莓星系和388 個紫葡萄星系，如同一個豐富的“星系果蔬園”。

其中，藍莓星系是離地球更近的致密星系；紫葡萄星系距離地球介于綠豌豆星系和藍莓星系之間或者比綠豌豆星系更遠。這些新發現的致密星系質量范圍大約在31 萬～100 億個太陽質量之間，其中距離地球最遠的星系達到90 億光年左右。

據了解，這些星系個頭小，亮度暗，觀測非常受限。此前，最大的具有光譜信息的致密星系樣本僅約800 個成員。這是迄今為止一次性新發現致密星系數量最多的研究工作。

研究人員對這些新發現星系的恒星形成率、金屬豐度以及環境進行了系統研究。他們利用光譜擬合首先得到了這些星系質量，并通過譜線強度的測量得到了這些星系的恒星形成率，發現普遍大于相同紅移的一般星系主序恒星形成率。

進一步對這些星系進行了金屬豐度的測量后，研究人員還發現與以往的研究結論一致，這些致密星系具有更低的金屬豐度。通過與相同紅移的一般星系的環境相比較，發現這些星系相互之間距離更遠，位于更加離散的星際環境中。

隨著LAMOST 巡天的繼續開展，更多的綠豌豆星系、藍莓星系及紫葡萄星系將會陸續被發現，這為認識早期宇宙的星系形成與演化帶來了更多可能性。