由哈佛-史密森天体物理中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian）牵头的天文学家团队报告称，他们首次将“星系考古学”方法扩展到银河系之外，通过解析深空星系气体的精细化学特征，追踪一座外星系的形成与演化路径。研究成果已发表在《自然天文学》上，研究团队将这一方向称为“星系外考古学”。

论文首席作者、哈佛大学教授兼天体物理中心主任丽莎·凯利（Lisa Kewley）表示，这是首次在银河系之外以如此细致的化学考古手段开展相关研究。

以TYPHOON巡天数据观测NGC 1365

研究对象为邻近的螺旋星系NGC 1365。研究团队使用拉斯坎帕纳斯天文台伊雷内·杜庞望远镜（Irenee du Pont Telescope）获取的TYPHOON巡天数据。由于NGC 1365的盘面朝向地球，研究人员得以从正面观测其结构，并获得足够高的分辨率，将星系内单个恒星形成云团分离出来进行研究。

凯利解释称，年轻且高温的恒星会在紫外波段发出强辐射，进而激发周围气体；气体中的不同元素（如氧）会产生明亮而狭窄的光谱线，为测量其含量与分布提供依据。

研究团队指出，天文学界已知星系中心区域通常富含包括氧在内的重元素，而外盘相对较少。氧元素的空间分布会受到多种过程共同影响，包括恒星形成与超新星爆发发生的时间和位置、气体在星系中的流入与流出，以及与其他星系的并合历史等。

用氧元素分布追踪120亿年演化

研究人员测量了NGC 1365中氧元素分布的变化，并将结果与Illustris项目的星系模拟进行对比，以追踪该星系在约120亿年宇宙时间尺度上的成长与并合过程。研究介绍称，该模拟覆盖从宇宙大爆炸后不久至今的演化，包含气体运动、恒星形成、黑洞活动与化学演化等环节。

团队在约2万个模拟星系中筛选，找到一个与NGC 1365观测特征高度一致的模型，并据此推断其可能的并合与增长历史。研究结果显示，NGC 1365的中心区域在早期形成并积累了大量氧元素；外盘气体则在约120亿年间通过与较小矮星系的碰撞逐步累积。研究还指出，外部螺旋臂中的气体可能形成较晚，主要发生在过去数十亿年内，并同样由并合的矮星系提供气体与恒星。

哈佛大学Mallinckrodt天体物理学教授、天体物理中心天文学家拉尔斯·赫恩奎斯特（Lars Hernquist）在研究中表示，模拟结果与观测数据的高度吻合令人振奋，并称这表明计算机中模拟的天文过程能够在数十亿年尺度上塑造出类似NGC 1365的星系。

为理解银河系提供对照样本

研究团队总体认为，NGC 1365可能起初为一个小型星系，随后通过多次与较小矮星系的并合逐渐成长为巨型螺旋星系。凯利表示，这项工作展示了星系气体的化学“指纹”可用于揭示其历史，并将“星系外考古学”确立为一种新的研究方法与工具。

她同时指出，该项目体现了理论与观测的紧密结合：通过将观测结果与模拟直接对照，研究团队得以重建星系的演化路径。

研究人员表示，通过研究与银河系相似的NGC 1365，天文学家可进一步评估银河系在螺旋星系群体中的典型性或特殊性，并探索不同螺旋星系达到当前状态的多种可能路径。