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宇宙中除了銀河系，還存在其它星系。這樣的想法在絕大部分人類歷史中簡直是天方夜譚。畢竟，銀河系是我們的宿主星系。它的幾十億顆恒星成員妝點(diǎn)著夜空，在數(shù)千年里令觀星者沉醉其中，不能自拔。即使是現(xiàn)在，這個(gè)空間望遠(yuǎn)鏡和靈敏照相機(jī)大顯其能的時(shí)代，無論是業(yè)余愛好者，還是天文學(xué)家，很容易就將終身的時(shí)間和精力都用來研究銀河系及其行星、恒星和星云去了。不過，如果我們透過銀河系那稀薄的物質(zhì)暈，向遠(yuǎn)處稍稍一瞥，我們就能看見鄰近宇宙和演化中的星系展現(xiàn)出的精彩而豐富的景象。在銀河系周圍，大約有85個(gè)星系在引力的束縛下聚集在一起，那就是本星系群。它的展幅大約是一千萬光年，其成員不僅有銀河系和幾個(gè)肉眼可見的明亮星系，還包括了許多非常小的星系。通過研究本星系群，天文學(xué)家能夠從整體的角度觀察星系，不再局限于從星系內(nèi)部去理解星系的物理性質(zhì)了。埃德溫·哈勃在1936年第一個(gè)列出本星系群的成員名單。當(dāng)時(shí)，已知成員有銀河系、大、小麥哲倫云、仙女座星系（M31）、M32、風(fēng)車星系（M33）、NGC147、NGC185、 NGC205、NGC6822、IC1613，可能還有IC10。自那以后，不斷有新的小星系加入進(jìn)來，本星系群的成員數(shù)目也隨之膨脹至85個(gè)。圖中的距離單位是光年。（圖片來源：ASTRONOMY: ROEN KELLY）追隨氣流地球上的天文學(xué)家可算是占盡地利，可以近距離地觀察本星系群中的星系形成。比較弱小的星系常常與質(zhì)量更大的星系發(fā)生碰撞。小星系里本就貧乏的氣體和塵埃儲(chǔ)備被大星系吸收。矮不規(guī)則星系，如其名所示，質(zhì)量偏小且缺乏規(guī)則的形狀。它們看上去毫不起眼，就像是一團(tuán)恒星混雜體——似乎眨眨眼，你就找不到它們了——而且沒有旋臂。本星系群里的矮不規(guī)則星系只有幾千個(gè)恒星成員。與坐擁數(shù)千億顆恒星的銀河系相比，它們是徹徹底底的小不點(diǎn)。即使如此，天文學(xué)家仍然熱衷于更好地理解宇宙中這些不重要的恒星系統(tǒng)。耶魯大學(xué)的天文學(xué)家Marla Geha專門研究矮星系的起源與演化。她解釋說：“通過研究群體中的極端個(gè)體，我們能夠增進(jìn)對整體的了解。”在本星系群里，體型最大、名氣也最大的矮不規(guī)則星系非大、小麥哲倫云莫屬。它們看上去就像是南半球夜空中的兩團(tuán)模模糊糊的斑塊。大、小麥哲倫云可是神話傳說中的名角：在澳大利亞原住民世代相傳的故事里，它們被描繪成一男一女、獵人、或者是虹彩吸蜜鸚鵡（當(dāng)?shù)氐囊环N小鸚鵡）的灰燼。大、小麥哲倫云離我們分別16萬光年和20萬光年遠(yuǎn)，這兩個(gè)距離略大于銀河系的直徑。因?yàn)殡x得比較近，科學(xué)家能夠分辨出其中的恒星個(gè)體，對它們倆略知一二。“同研究許多恒星的混合星光相比，研究恒星個(gè)體的運(yùn)動(dòng)和物質(zhì)構(gòu)成能讓我們更加準(zhǔn)確、更細(xì)致地理解星系的形成過程?！盙eha說。大麥哲倫云離我們很近，天文學(xué)家能夠分辨出其中的恒星個(gè)體。于是，這個(gè)矮不規(guī)則星系成為一個(gè)天然實(shí)驗(yàn)室，讓我們研究星系的形成。（圖片來 源：NASA/JPL-CALTECH/M. MEIXNER(STScl) & THE SAGE LEGACY TEAM）哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像顯示，在大麥哲倫云中，有正在密集地形成恒星的團(tuán)塊，可能是球狀星團(tuán)的前身。其中一些新形成的恒星，其質(zhì)量可能高達(dá)100倍太陽質(zhì)量；它們極其明亮，發(fā)出猛烈的星風(fēng)，把周圍的氣體吹成氣泡和氣流狀。這些激烈的恒星形成區(qū)能讓我們更好地了解大質(zhì)量恒星的形成——在位于本星系群外的、非常遙遠(yuǎn)的星系內(nèi)部，這個(gè)過程也常常上演。雖然大、小麥哲倫云被銀河系的引力束縛著，但它們是已經(jīng)圍繞銀河系轉(zhuǎn)了好幾圈，還是第一次墜入銀暈？天文學(xué)家仍然莫衷一是。美國空間望遠(yuǎn)鏡研究所的天文學(xué)家Fox說：“我認(rèn)為這個(gè)問題尚無定論，這主要是因?yàn)槲覀冞€不確切地知道銀河系的總質(zhì)量。這意味著我們也無法精確地知道銀河系的引力大小，而后者直接影響著大、小麥哲倫云的運(yùn)動(dòng)軌道?！闭荈ox把銀河系比作山頂上的村莊。不管大、小麥哲倫云已經(jīng)繞銀河系轉(zhuǎn)了多少圈，我們可以確定的一個(gè)事實(shí)就是: 銀河系的引力正在把它們扯散。Fox與同事的研究顯示，銀河系正在剝離這兩個(gè)矮星系的氣體，并把其匯聚在一個(gè)叫做“麥哲倫流”的大質(zhì)量云團(tuán)中。從地球上望去，這團(tuán)氣體橫跨了近四分之一的天空。由于氣體是恒星形成必不可少的原料，銀河系正在奪取大、小麥哲倫云的恒星形成資源，收為己有。Fox說：“星系周圍有多少氣體，這些氣體又是如何落入星系，支援星系內(nèi)的恒星形成的？這些問題是近幾年的研究熱點(diǎn)。”對麥哲倫流的觀測為天文學(xué)家提供了近距離觀察星系間氣體循環(huán)的機(jī)會(huì)。這些觀測表明，大質(zhì)量星系就像食人族一樣，吞噬著質(zhì)量較小的同類。缺失的金屬和質(zhì)量在天文學(xué)家眼中，任何比氦重的元素都算是金屬元素。恒星就是制造金屬元素的工廠。它們制出的金屬有一些成為了星云的組成部分，而星云則是孕育后幾代恒星的地方。因此，星系里金屬元素的豐富程度（即金屬豐度）隨著時(shí)間的推移不斷增加，至少對那些正在積極地形成恒星的星系來說是如此。平均來講，大質(zhì)量星系的金屬豐度比小質(zhì)量星系的金屬豐度高。銀河系和仙女座星系（M31）是本星系群里質(zhì)量最大的星系成員。它們的金屬豐度也是最高的。你手上戴的戒指、片刻不離身的手機(jī)、還有今早喝咖啡時(shí)攪拌咖啡用的勺子，都與這些金屬脫不開關(guān)系。同為本星系群成員的不規(guī)則矮星系，其金屬豐度就低多了。天文學(xué)家把金屬豐度低的星系稱為“化學(xué)原初星系”——它們主要由氫和氦組成，就像大爆炸后不久的宇宙一樣。這些星系像時(shí)間囊：可以讓天文學(xué)家研究在被恒星制造的金屬“污染”之前，早期宇宙是什么樣子。天文學(xué)家在SEGUE（Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration）的觀測數(shù)據(jù)中真找到了這樣的星系。作為斯隆數(shù)字巡天的拓展項(xiàng)目，SEGUE在2004年至2008年展開全面的巡天觀測。天文學(xué)家對SEGUE的數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，從中搜尋位置和速度相似的恒星，希望借此找到用現(xiàn)在的望遠(yuǎn)鏡無法看到的、既小又暗的新星系。2009年，美國和歐洲的科學(xué)家在SEGUE的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極小的星系。這個(gè)被命名為Segue2的星系圍繞銀河系運(yùn)動(dòng)，但它的個(gè)頭卻只及銀河系大小的五百分之一。由于Segue2離我們不遠(yuǎn)——11萬4千光年，比銀河系的直徑還要小——天文學(xué)家能夠分辨出其中的恒星個(gè)體，并研究它們的金屬豐度。在天文學(xué)研究中，比起研究群體的平均情況，研究個(gè)體常常帶來新的發(fā)現(xiàn)。這一點(diǎn)很像體育學(xué)和政治學(xué)研究。密歇根大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)歐文分校的研究人員使用智利的6.5米口徑麥哲倫望遠(yuǎn)鏡，研究Segue2中最明亮的恒星（一顆紅巨星）的金屬豐度。他們發(fā)現(xiàn)，這顆恒星的金屬豐度出奇地低：只有太陽金屬豐度的千分之一。這些測量結(jié)果表明，Segue2沒有經(jīng)歷過大量的恒星形成。其它觀測也證實(shí)了這一點(diǎn)。微型星系Segue2是本星系群中最古怪的星系之一。在矮星系中，暗物質(zhì)通常遠(yuǎn)多于普通物質(zhì)，但Segue2的暗物質(zhì)很少——說明大量暗物質(zhì)都被銀河系剝離了。（圖片來源：GARRISON-KIMMEL, BULLOCK (UCI)）加州理工學(xué)院的天文學(xué)家Evan Kirby正在研究Segue2。他說：“Segue2目前只有幾千顆恒星成員，而形成這些恒星卻花了幾億年時(shí)間。所以，它的恒星形成率平均值是每年形成0.00001顆恒星，真夠可憐的?！?div style="height:15px;">