“幽靈”恒星

星系之間的“幽靈”恒星發出微弱的光暈（即星系團內光）

科幻片中的星際迷航場景

在20世紀60年代的一部美國科幻電視劇中有這樣的劇情：一個家族在前往另一顆行星定居的途中迷路，最終消失于銀河系中。但有一個比這更離奇的事實：很多恒星家族（包括恒星及其行星系統）根本不屬于某個星系。換句話說，哪個星系都不是它們的家。

調查星系團內光

事實上，在那些巨大的星系團（其中每個星系團都由成千上萬個星系組成）之間，有無數恒星在流浪，發出幽靈般的光暈。這些恒星不受星系團中任何星系的引力束縛。那么問題就來了：這些“幽靈”恒星當初是怎么分散在整個星系團里的？科學家對此有多種猜測：這些恒星是從星系團里的一些星系中被剝離出來的；這些恒星是在星系合并后被甩出來的；很久很久以前，這些恒星在星系團形成之初就已存在……

哈勃空間望遠鏡（以下簡稱哈勃）最近進行了一項紅外巡天工作，對象是星系團內光。在調查中，哈勃探索了10個星系團，其中最遠的星系團距離地球近100億光年。這樣的巡天工作必須在太空中進行，原因是星系團內光的亮度還不到從地球表面看見的夜空亮度的萬分之一。

星系合并（想象圖）

“幽靈”恒星早就有

哈勃發現，幾十億年來，星系團內光的亮度與星系團亮度的比值一直穩定。這就意味著，“幽靈”恒星在星系團形成之初就已經居無定所。

在環繞一個星系團中心運動的一個星系穿越各星系之間的氣態物質的過程中，星系中的恒星有可能被甩出星系。在此過程中，排斥力會把星系中的氣體和塵埃推出星系，誕生于該星系中的一些恒星由此可能被“剝離”出該星系。但根據哈勃的調查結果，科學家判定這并非是“幽靈”恒星形成的主要機制，理由是：如果“幽靈”恒星主要是從其出生地被“驅逐”出去的，那么星系團內光的亮度與星系團亮度的比值會隨著時間推移而增加，但這與哈勃的觀測結果不符合。

科學家指出，一些恒星變得居無定所的確切原因仍不明朗。現有的一些理論無法解釋哈勃對星系團內光的觀測結果。看來，“幽靈”恒星在宇宙形成之初就大量存在。當時形成的星系可能都很小，因此引力較弱，于是星系會丟失一些恒星，這些恒星就成了“幽靈”。

哈勃拍攝的兩個星系團，其中左圖為MOO J1014+0038星系團，右圖為SPT-CL J2106-5844星系團。圖中，人工添加的藍色凸顯了從哈勃數據推演的星系團內光。這種微弱的光暈追蹤了由分散在整個星系團中的“幽靈”恒星發出的光線。幾十億年前，這些恒星被其誕生地星系丟失，如今它們流浪在星系際空間。

圖中有色基、指向箭頭和比例尺供參考。

該圖顯示的是近紅外光。色基區分的是采集光線所用的過濾器。羅盤圖像標明了天體在天球上的方向。其中羅盤北指向天球北極。天球北極并非是天空中的固定點，但它目前靠近北極星（北極星位于天極附近的小熊星座）。天球坐標與地圖坐標相似，但因為天球視覺是向上看而非向下看，所以天球的東和西與地圖的相反。

圖中的比例尺有光年和秒差距。1光年是指光線在1個地球年的時間里穿行的距離，大約等于9.46萬億千米。穿行圖中整個比例尺長度所對應的距離，光線要花10萬年。秒差距也是距離單位。1秒差距大約等于3.26光年。請注意圖中比例尺上的光年和秒差距都只適用于星系團，而非適用于某個天體。

“幽靈”恒星與暗物質

搞清“幽靈”恒星的起源有助于科學家了解整個星系團的構建歷史。“幽靈”恒星還可能成為包裹星系團的暗物質的示蹤物。暗物質是不可見的宇宙“腳手架”，正是暗物質支撐著星系和星系團。

暗物質是宇宙的“腳手架”（示意圖）

引力透鏡效應：一個明亮紅色星系扭曲了一個遙遠藍色星系發出的光

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（想象圖）

如果“幽靈”恒星是在相對近期發生的星系間“彈子游戲”中產生的，它們就不可能有足夠的時間來分散于星系團的整個引力場中，那么也就不可能通過它們來追蹤星系團暗物質的分布情況。但如果“幽靈”恒星誕生在星系團形成初期，它們就有足夠時間來分散在整個星系團中。要真是這樣的話，科學家就能夠利用“幽靈”恒星來繪制整個星系團的暗物質分布圖，這是對傳統的暗物質分布圖繪制方法的一個補充。傳統方法依賴于測量整個星系團怎樣扭曲背景天體發出的光線，即探測引力透鏡效應。