“幽灵”恒星

星系之间的“幽灵”恒星发出微弱的光晕（即星系团内光）

科幻片中的星际迷航场景

在20世纪60年代的一部美国科幻电视剧中有这样的剧情：一个家族在前往另一颗行星定居的途中迷路，最终消失于银河系中。但有一个比这更离奇的事实：很多恒星家族（包括恒星及其行星系统）根本不属于某个星系。换句话说，哪个星系都不是它们的家。

调查星系团内光

事实上，在那些巨大的星系团（其中每个星系团都由成千上万个星系组成）之间，有无数恒星在流浪，发出幽灵般的光晕。这些恒星不受星系团中任何星系的引力束缚。那么问题就来了：这些“幽灵”恒星当初是怎么分散在整个星系团里的？科学家对此有多种猜测：这些恒星是从星系团里的一些星系中被剥离出来的；这些恒星是在星系合并后被甩出来的；很久很久以前，这些恒星在星系团形成之初就已存在……

哈勃空间望远镜（以下简称哈勃）最近进行了一项红外巡天工作，对象是星系团内光。在调查中，哈勃探索了10个星系团，其中最远的星系团距离地球近100亿光年。这样的巡天工作必须在太空中进行，原因是星系团内光的亮度还不到从地球表面看见的夜空亮度的万分之一。

星系合并（想象图）

“幽灵”恒星早就有

哈勃发现，几十亿年来，星系团内光的亮度与星系团亮度的比值一直稳定。这就意味着，“幽灵”恒星在星系团形成之初就已经居无定所。

在环绕一个星系团中心运动的一个星系穿越各星系之间的气态物质的过程中，星系中的恒星有可能被甩出星系。在此过程中，排斥力会把星系中的气体和尘埃推出星系，诞生于该星系中的一些恒星由此可能被“剥离”出该星系。但根据哈勃的调查结果，科学家判定这并非是“幽灵”恒星形成的主要机制，理由是：如果“幽灵”恒星主要是从其出生地被“驱逐”出去的，那么星系团内光的亮度与星系团亮度的比值会随着时间推移而增加，但这与哈勃的观测结果不符合。

科学家指出，一些恒星变得居无定所的确切原因仍不明朗。现有的一些理论无法解释哈勃对星系团内光的观测结果。看来，“幽灵”恒星在宇宙形成之初就大量存在。当时形成的星系可能都很小，因此引力较弱，于是星系会丢失一些恒星，这些恒星就成了“幽灵”。

哈勃拍摄的两个星系团，其中左图为MOO J1014+0038星系团，右图为SPT-CL J2106-5844星系团。图中，人工添加的蓝色凸显了从哈勃数据推演的星系团内光。这种微弱的光晕追踪了由分散在整个星系团中的“幽灵”恒星发出的光线。几十亿年前，这些恒星被其诞生地星系丢失，如今它们流浪在星系际空间。

图中有色基、指向箭头和比例尺供参考。

该图显示的是近红外光。色基區分的是采集光线所用的过滤器。罗盘图像标明了天体在天球上的方向。其中罗盘北指向天球北极。天球北极并非是天空中的固定点，但它目前靠近北极星（北极星位于天极附近的小熊星座）。天球坐标与地图坐标相似，但因为天球视觉是向上看而非向下看，所以天球的东和西与地图的相反。

图中的比例尺有光年和秒差距。1光年是指光线在1个地球年的时间里穿行的距离，大约等于9.46万亿千米。穿行图中整个比例尺长度所对应的距离，光线要花10万年。秒差距也是距离单位。1秒差距大约等于3.26光年。请注意图中比例尺上的光年和秒差距都只适用于星系团，而非适用于某个天体。

“幽灵”恒星与暗物质

搞清“幽灵”恒星的起源有助于科学家了解整个星系团的构建历史。“幽灵”恒星还可能成为包裹星系团的暗物质的示踪物。暗物质是不可见的宇宙“脚手架”，正是暗物质支撑着星系和星系团。

暗物质是宇宙的“脚手架”（示意图）

引力透镜效应：一个明亮红色星系扭曲了一个遥远蓝色星系发出的光

詹姆斯·韦伯空间望远镜（想象图）

如果“幽灵”恒星是在相对近期发生的星系间“弹子游戏”中产生的，它们就不可能有足够的时间来分散于星系团的整个引力场中，那么也就不可能通过它们来追踪星系团暗物质的分布情况。但如果“幽灵”恒星诞生在星系团形成初期，它们就有足够时间来分散在整个星系团中。要真是这样的话，科学家就能够利用“幽灵”恒星来绘制整个星系团的暗物质分布图，这是对传统的暗物质分布图绘制方法的一个补充。传统方法依赖于测量整个星系团怎样扭曲背景天体发出的光线，即探测引力透镜效应。