天文学家首次在银河系外发现球状星团恒星流，并利用其形态测算出宿主星系的暗物质分布。这项由丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所、丹麦技术大学空间研究所牵头，联合美国西北大学等多家机构完成的研究成果，发表于最新一期《自然》杂志。
恒星流是星系引力从球状星团边缘逐步撕扯出恒星后形成的狭长结构，由于恒星基本沿原有轨道继续运动，这条“星流”完整记录了塑造它的引力场信息。在银河系内部，天文学家已经识别出数十条球状星团恒星流，但由于信号极其微弱，很容易被其他现象的信号噪声掩盖，河外星系中始终未能确认此类结构。
哈勃太空望远镜图像显示的球状星团星流。图片来源：哈勃太空望远镜
此次发现的目标星系名为UGC9050-Dw1，属于超弥散星系，距离地球约1.15亿光年。这类星系恒星分布稀疏、表面亮度极低，反而为探测微弱恒星流提供了相对黑暗的背景。研究团队在分析该星系的哈勃空间望远镜存档图像时，从其中一个球状星团候选体旁识别出一道细长弧状结构。这道弧状星流被命名为Oyashio，取自太平洋寒流之名。
为排除仪器伪影或数据处理误差，团队在加拿大—法国—夏威夷望远镜的独立观测数据中进行了交叉验证，确认该结构真实存在。他们通过生成式恒星流建模，直接将动力学模型拟合到观测形态上，同时约束了参数，给出了超弥散星系首个基于恒星流的暗物质晕限制。分析表明，UGC9050-Dw1含有大量暗物质，与先前针对该星系暗物质的研究结论一致。
这项发现的意义远超探测本身。长期以来，暗物质约占宇宙物质成分的85%，但其本质仍是现代天体物理学最重大的未解之谜之一。由于暗物质不发光、不反光，科学家只能借助引力效应间接推断其存在。球状星团恒星流因其通常位于星系外围、受气体和恒星干扰较小，成为探测暗物质的理想探测器——恒星流中任何间隙或扰动，都可能是不可见的暗物质团块穿越时留下的痕迹。
这一发现也意味着天文学家未来有望在多种类型星系中绘制暗物质分布图，从而构建对暗物质行为的更广泛理解。
随着欧几里得空间望远镜等新设施即将投入使用，科研人员预计可观测到的河外球状星团恒星流数量将大幅增加，暗物质分布图谱有望迎来新一轮爆发式扩展。
科技日报记者 张梦然