新發現銀河系近鄰：獅子座P矮星系

埃文·斯基爾曼和克里斯滕·麥奎恩

　　北京時間3月7日消息，據國外媒體報道，利用世界一流的望遠鏡，來自明尼蘇達大學的天體物理學家埃文·斯基爾曼(Evan Skillman)和克里斯滕·麥奎恩(Kristen McQuinn)在銀河系的“后院”中發現了一處宇宙大爆炸的殘留。

　　兩位科學家均為發現“獅子座P”(Leo P)星系的國際團隊成員。獅子座P是一個很小的星系，只有為數不多的恒星，但具有巨大的氫原子和氦原子云。天文學家對這些云中的元素比例非常感興趣，認為這可能反映了大爆炸之后幾分鐘的宇宙環境。

　　埃文·斯基爾曼是一位天文學家教授，克里斯滕·麥奎恩則是一位研究助理，他們通過位于亞利桑那州格拉漢姆山的大雙筒望遠鏡(Large Binocular Telescope, LBT)對獅子座P星系進行觀察。他們的研究主要涉及該星系的距離和化學組成，研究結果發表在近期的《天文學雜志》(Astronomical Journal)上。

　　大爆炸理論描述了在早期宇宙，最初的氫原子如何形成，以及一部分氫原子如何融合形成最初的氦原子。然而，在大爆炸大約五分鐘以后，宇宙的冷卻終止了這一過程，留下一個含有氫原子和氦原子大的“原始池”。“氦相對于氫的原始豐度，是為數不多的幾種可以直接探測早期宇宙的測量方法之一，”麥奎恩解釋道，“只在非常短的一段時間內，宇宙的溫度適合氫原子融合形成氦原子。如果在那段時間之后的氦原子豐度可以測得，并且與大爆炸理論預測的一致，那將成為該理論成立的有力證據。”

　　在大爆炸之后數百萬年的時間里，最初的恒星出現，開始通過核聚變將氫原子和氦原子轉化為較重的元素，從而使氫原子和氦原子的原始池不斷受到污染。不過，在像獅子座P這樣的小星系中，由于恒星形成的效率低下，因此較重元素的污染被降到最低。盡管非常罕見，但這些星系成為了研究早期氫/氦原始池的理想模型。

　　克里斯滕·麥奎恩和埃文·斯基爾曼及其同事們測定了獅子座P的氦原子豐度，發現氦原子與氫原子的比例大約為1比12。斯基爾曼指出，這一結果與大爆炸理論的預測相當吻合。

　　非常有用的氦

　　“獅子座P”很適合這一星系，因為“P”代表“原始”(pristine)。說到名字，氦(helium)來源于希臘語“Helios”，意為太陽神。1868年，有人發現在太陽光譜中有一條黃色譜線，認為其屬于太陽上的某個未知元素，因此命名為氦。后來，這種元素被用于冷卻或給氣球充氣，但它的用途遠不止于此。

　　“對恒星和星系中的氦和其他元素的研究，可以提供有關核反應的基礎知識，并了解這些元素如何形成，”斯基爾曼說，“這些研究可以揭示物理定律運作的機制——它們是所有現代技術的基礎。”

　　“盡管在研究中會涉及數百萬的星系，但只有為數不多的幾個星系具有和獅子座P相似的特征，而且大約每十年才能發現一個這樣的星系。”

　　微小的時間膠囊

　　獅子座P被歸為矮星系，其形狀如同一塊凹凸不平的薄烤餅。它的長軸只有3900光年，僅相當于銀河系直徑的4%。如果銀河系是一個排球，那獅子座P就只有一個豌豆大小。如此微小的體積，以及星系中恒星的缺乏，使得它在很長時間內都沒有被人類發現。

　　據天文學家測定，獅子座P距離地球僅有570萬光年，是銀河系最近的大鄰居——仙女座星系距離的三倍。仙女座星系是夜空中一個顯著的星系，位于銀河平面以南；而獅子座P星系則在銀河系平面的北邊。

　　在不久的未來，我們就可以獲得獅子座P星系更好的圖像。埃文·斯基爾曼和克里斯滕·麥奎恩及其團隊正利用哈勃太空望遠鏡對該星系中的恒星進行觀測。他們已經打開了通往大爆炸的時間膠囊，接下來又將會揭示什么激動人心的秘密呢？