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小麥哲倫星系

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小麥哲倫星系(Small Magellanic Cloud,縮寫:SMC;又稱小麥哲倫雲,簡稱:小麥雲 [2]  ),位於杜鵑座水蛇座之間,是臨近銀河系的一個矮星系不規則星系小麥哲倫星系的直徑約為7000光年 [3]  ,包含數億顆恆星總質量約為太陽的70億倍 [4]  。它距離銀河系約20萬光年,是距離最近的河外星系之一。
中文名
小麥哲倫星系
外文名
Small Magellanic Cloud
別    名
小麥哲倫雲 [1] 
NGC 292
PGC 3085
ESO 29-21
分    類
SB(s)m pec(不規則星系 [1] 
視星等
2.7 等 [1] 
赤    經
0時52分44.8秒 [1] 
赤    緯
-72°49′43″ [1] 
距地距離
約 201000 光年(±6000) [5] 
視直徑
5°20′×3°5′ [1] 
藍    等
2.8 [1] 
紅    移
0.000527(158±4 km/s) [1] 

小麥哲倫星系形態與位置

推測小麥哲倫星系原本是棒旋星系,因為受到銀河系引力擾動才成為不規則星系,但在核心仍殘留着棒狀的結構。
在約20萬光年距離上的小麥哲倫星系是最靠近銀河系的鄰居之一。它在夜空中看似模糊的光斑,大小約為3°,由於平均的赤緯是-73°,因此只能在北緯15°以南的低緯度地區看見。由於其表面光度很低,要在遠離光污染的環境下才能看得清楚。
它與在東方20°的大麥哲倫星系成為一對,兩者都是本星系羣的成員。

小麥哲倫星系觀測歷史

從甚大望遠鏡觀測點看到的全景圖。星系在圖像的左側 從甚大望遠鏡觀測點看到的全景圖。星系在圖像的左側
在南半球,麥哲倫雲長期以來一直是包括南太平洋島民和澳大利亞土著在內的當地居民傳説的一部分。波斯天文學家阿卜杜勒-拉赫曼·蘇菲在《恆星之書》中記錄了這兩個天體。歐洲水手可能是在中世紀第一次注意到這兩個天體,當時它們被用於導航。葡萄牙荷蘭的水手稱它們為 "海角雲",這個稱呼被保留了幾個世紀。在1519-1522年斐迪南·麥哲倫船隊環球航行期間,安東尼奧·皮加費塔將它們描述為“昏暗的星團” [6] 在1603年出版的約翰·拜耳的《測天圖》中,他將較小的“雲”命名為了“小麥雲”(Nubecula Minor)。 [7] 
1834年至1838年之間,約翰·赫歇爾在好望角皇家天文台用他的14英寸反射望遠鏡對南天進行了觀測。在觀測小麥雲時,他將其描述為“一箇中心明亮的橢圓形雲團”。在這個“雲團”的區域內,他集中編目了37個星雲星團 [8] 
1891年,哈佛大學天文台在秘魯阿雷基帕大區開設了一個觀測站。1893年至1906年期間,在索倫·貝利(Solon Irving Bailey)的指導下,該地區的24英寸望遠鏡被用來對大麥哲倫星系和小麥哲倫星系進行觀測 [9]  。哈佛大學天文台的天文學家亨麗愛塔·斯萬·勒維特利用來自阿雷基帕的光板研究了小麥哲倫星系中恆星相對光度的變化。
1908年,她發表的研究結果顯示,發現了一種被稱為“星團變星”的變星,後來以這種變星的原型星造父一命名,被稱為“造父變星”,它的光變週期和恆星的視亮度有很大的關係。Leavitt認為小麥雲中的所有恆星與地球的距離大致相同,這一結果意味着光變週期與絕對星等之間也存在着類似的關係 [10] 周光關係使得人們可以根據與小麥哲倫星系的距離來估計與其他造父變星的距離 [11] 她希望能夠找到幾個距離地球足夠近的造父變星,這樣就可以測量它們的視差,最終確定與地球的距離。這使得造父變星可以作為標準燭光,促進了許多天文學的大發現。 [12] 
利用這種周光關係,1913年,埃納爾·赫茨普龍首次對小麥哲倫星系的距離進行了估測。首先,他測量了附近的13個造父變星,測出一個光變週期為一天的對象星的絕對星等,通過與Leavitt測量的造父變星的光變週期進行比對,他估計太陽和小麥哲倫星系之間的距離為10,000 秒差距(約33,000光年) [13] 後來經過觀測技術與方式的不斷改良,距離參數進一步精準化,隨後該數據被證明是對真實距離的嚴重低估,但它確實證明了這種測算方法的潛在效用。 [14] 
2006年公佈的哈勃空間望遠鏡測量結果表明,大麥哲倫星系和小麥哲倫星系的運動速度過快,環繞銀河系運行的可能性極低。
2023年4月,使用韋布望遠鏡在小麥哲倫雲的數百個年輕恆星周圍檢測到了行星形成的成分。 [27] 

小麥哲倫星系特徵

小麥哲倫星系和大麥哲倫星系間有一個麥哲倫橋,這是星系間潮汐作用的結果 [15] 大小麥哲倫雲有一個共同的氫氣包層,表明它們已經在引力作用下融合了很長時間。而麥哲倫橋是恆星形成的場所。 [16] 
2017年,利用暗能量巡天加MagLiteS的數據,發現了一個與小麥哲倫星系相關的大密度星區,研究認為這可能是小麥哲倫星系和大麥哲倫星系之間相互作用的結果。 [17] 

小麥哲倫星系X射線源

小麥哲倫星系中含有大量活躍的X射線聯星。較近的恆星形成事件導致了大量的大質量恆星和高質量X射線聯星(HMXBs)的出現。年輕的恆星羣和大部分已知的X射線聯星都集中在小麥哲倫星系當中。大多數X射線聯星都屬於Be星,這種類型的系統在銀河系中佔70%,在小麥哲倫星系中佔98%。Be星的赤道盤提供了一個物質“儲藏庫”,可以在中子星通過近星點的過程中(大多數已知的系統都有很大的偏心率)或在大規模的物質拋射過程中被積聚到中子星上。這種情況會導致X射線大爆發,較典型的X射線光度為Lx=1036-1037 erg/s。
美國航天局的羅西X射線計時探測器(RXTE)對小麥哲倫星系進行的監測發現,X射線脈衝星的爆發量超過1036 erg/s,到2008年底已經統計出50顆。倫琴衞星和ASCA任務探測到了許多微弱的X射線點源,但位置的不確定性常常使得識別變得十分困難。後來使用XMM-牛頓衞星錢德拉X射線天文台進行了研究,已經對小麥哲倫星系方向的幾百個X射線源進行了編目,其中可能有一半被認為是X射線聯星,其餘的則是背景恆星和背景星系核
在1966年9月20日的Nike-Tomahawk飛行中,沒有從麥哲倫雲中觀測到高於背景恆星的X射線 [18]  。1967年10月24日,從澳大利亞米爾杜拉對小麥哲倫星系進行氣球觀測,設定了X射線探測的上限 [19] 1970年9月24日12:54(UTC)從約翰斯頓環礁發射的PGM-17雷神導彈上攜帶了一台X射線天文學儀器,用於在300公里以上的高度觀測小麥哲倫星系。探測到從小麥哲倫星系中發出的X射線光度在1.5-12 keV範圍內為5×1038 ergs/s,在5-50 keV範圍內為2.5×1039 ergs/s,這很明顯是一個X射線擴展源 [20] 
第四份烏呼魯衞星探測數據列出了杜鵑座內的一個早期的X射線源:4U 0115-73(3U 0115-73,2A 0116-737,SMC X-1 [21] 烏呼魯衞星在1971年1月1日、12日、13日、16日和17日對小麥哲倫星系進行了觀測,探測到一個位於01149-7342的射線源,當時被定名為SMC X-1 [22] 1971年1月14日、15日、18日和19日也收到一些X射線數據 [23] 第三份Ariel 5數據(3A)也包含了杜鵑座內的這個早期X射線源,被編號為3A 0116-736(2A 0116-737,SMC X-1)。 [24]  SMC X-1是一個HMXRB,位於J2000 赤經:01h 15m 14s, 赤緯:73° 42′ 22″。
另外兩個被探測到並列入3A的射線源包括3A 0042-738的SMC X-2和3A 0049-726的SMC X-3 [24] 

小麥哲倫星系相關研究

天體物理學家D.S.Mathewson、V.L.Ford和N.Visvanathan提出,小麥哲倫星系實際上可能是分為兩部分的,從地球的角度看,該星系的一個較小的部分在星系主體部分後面,並且相隔約3萬光年。他們認為,造成這種情況的原因是由於小麥哲倫星系與大麥哲倫星系交互作用導致將其分割開,而且這兩個部分還在不斷地分離。他們將這個較小的部分稱為“迷你麥哲倫雲”。 [25-26] 
參考資料
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