中国星流研究进入“大碗宽面”时代

对于三尖杉星座的“画像”，中国的星座研究已经进入了“大碗宽脸”的时代

近日，紫金山天文台的常江博士、上海天文台的袁震博士和国家天文台的赵刚研究员合作完成了一系列高精度的动态数值模拟，在计算机中重建了小头星座的形成过程，并对小头星座在被银河系吞噬之前的样子进行了刻画。

就像警察通过犯罪现场留下的痕迹还原犯罪过程一样，团队利用大量的数值模拟，模拟矮星系被各种洋葱剥下，被拉脸的过程，还原了几亿倍太阳质量的矮星系是如何被银河系慢慢吞噬，并遗留在天文学家观测到的脑心座之后的过程。

制作星流是“宇宙厨师的烹饪秀”

天文学家发现，银河系附近有许多由恒星组成的河流状结构，称为“恒星流”。“星流”的形成过程非常独特。用常江的话说，“就像宇宙的厨师在为人类做饭”。

当矮星系(光度最弱的星系)被银河系引力俘获时，就会被银河系吞噬。但是矮星系并不是一口吞下银河系的，整个过程需要几十亿年。与此同时，矮星系中的恒星被银河系的潮汐力剥离，慢慢融入银河系。

“你可以把矮星系想象成洋葱。”常江进一步用平常的事情向科技日报记者解释，银河系通过潮汐作用一层一层地剥开“洋葱”，剥开的“洋葱花瓣”会因为能量和动量的不同而同时沿着轨道向两侧伸展，伸展出来的星流就像拉面大师手中的面团，伸展得越来越长。

星流的“肖像”有两个困难需要克服

常江告诉科技日报记者，三尖杉星座的人像制作有两个难点：一是准确的发现，二是准确的重建。

过去由于望远镜观测技术的限制，只能看到小矮星系或更小的球状星团形成的稀薄恒星流，即“小碗细面”。近年来，随着中国以郭守敬望远镜为代表的地面望远镜和欧空局以GAIA项目为代表的空间望远镜相继投入使用，对恒星流的研究开始深入到大质量矮星系形成的弥散恒星流，即“大碗宽面”。

然而，要从星辰的海洋中辨认出分散的星流，即如何“从大锅里捞出煮好的面条”，却是非常困难的。

国外对恒星流的发现和重建主要集中在稀薄的恒星流上，而国内由于郭守敬望远镜的精确数据和两个自主开发的动态相空间恒星流认证算法，可以从海量的恒星观测数据中发现分散的恒星流。

由于中国的天文行业在“捞面”方面处于世界前列，下一步的数值模拟重建过程将比国外其他研究团队快一步。

“国外对质量分散的恒星流方向的研究还很粗糙，只给出了恒星流形成的模糊可能性。”据长江称，该团队在一年多的时间里进行了数百次模拟，可以可靠地给出——矮星系的质量和形状、头部星座的前身以及星座开始形成的时刻等信息。“这种对恒星流形成过程细节的深入研究，在国外同类研究中是没有的。”常江说。

或者可以促进对银河系形成历史的了解

银河系是人类居住的“岛屿宇宙”，包含约1000亿颗恒星，范围超过5万光年。对银河系的形成、演化、整体结构及其邻居宇宙学的研究，一直是天文学的重点和前沿。

相比“小碗细面”的局限，“大碗宽面”是二三年代的明星流——

“研究‘大碗宽面’可以让我们对银河系在空间和时间上有更全面的认识，让我们更了解人类居住的‘岛屿宇宙’是如何形成的，以及如何吞噬周围的气体。矮星系慢慢成长为现在的样子。”常江说。

最近，美国等国家的研究小组发现了与脑头星座有关的恒星结构，这些结构可能是脑头星座的一部分，也可能受到脑头星座形成过程的干扰。这表明三尖杉的发现和重建可能会进一步促进人类对银河系形成历史的认识。