小麦哲伦星云(SMC)是银河系最近的星系邻居之一,为一个小型、富含气体的星系,在南半球可用肉眼观测。它与伴星大麦哲伦星云(LMC)同受银河系引力束缚,三者之间的相互作用已持续数亿年。
由于距离近、观测条件好,SMC长期以来是研究最深入的星系之一。天文学家已对其恒星进行编目、绘制气体分布并追踪其运动超过半个世纪。但一个关键问题始终未有定论:SMC的恒星并未像多数星系那样围绕中心呈现清晰的整体旋转。

亚利桑那大学研究团队近日在《天体物理学杂志》发表论文称,SMC恒星缺乏旋转的原因,可能来自其与LMC在数亿年前发生的一次直接碰撞。论文第一作者、斯图尔德天文台研究生希曼什·拉索尔(Himansh R.)表示,研究显示研究人员正在“目睹一个星系的实时转变”。
研究指出,SMC的气体质量超过恒星质量。按常见情形,气体冷却并在引力作用下收缩,会形成旋转盘结构,恒星由气体形成后通常会继承其运动特征。然而,研究团队此前利用哈勃太空望远镜与欧洲航天局“盖亚”(Gaia)卫星测量SMC恒星运动时发现,其恒星整体并未呈现围绕星系中心的旋转。

论文提出的解释是:SMC曾直接穿过LMC的盘面。研究认为,LMC的引力扰动了SMC内部结构,使恒星运动变得更随机、无序;同时,LMC的气体环境对SMC气体施加巨大压力,破坏了其气体原有的旋转状态。拉索尔以“水滴在气流压力下被吹散”作类比,说明SMC气体穿越LMC时可能遭遇的作用。
该研究还试图解释SMC气体运动的长期争议。斯图尔德天文台天文学教授、论文资深作者古尔蒂娜·贝斯拉(Gurtina Besla)表示,过去望远镜观测显示SMC内部气体似乎在旋转,但恒星并未表现出相应旋转,这与“恒星继承气体运动”的常见认识不一致。研究团队认为,所谓气体旋转可能是视角造成的错觉:碰撞使SMC被拉伸,沿拉伸方向气体向地球运动与远离地球运动的分量,在某些观测角度下会呈现类似旋转的速度结构。

研究团队表示,他们基于SMC与LMC的已知属性(包括气体含量、恒星总质量以及相对于银河系的位置)开展定制化计算机模拟,并结合理论计算分析SMC穿越LMC致密气体环境时所受影响。团队同时开发了用于解读碰撞后混乱恒星运动的新方法,以便更准确解释对SMC的观测测量。
论文指出,SMC体积小、富含气体且重元素含量低,长期被视为早期宇宙中类似星系的“标准标尺”。贝斯拉表示,如果SMC仍处于碰撞余波之中,其作为“干净参考点”的适用性需要重新评估。
此外,团队提到其在2025年发表的另一项研究:碰撞可能在LMC上留下可观测的物理痕迹,并与暗物质研究相关。该研究称,LMC中心的棒状结构因碰撞而倾斜出星系平面;拉索尔表示,倾斜程度与SMC所含暗物质量有关,或可为通过引力效应推断的暗物质提供新的测量途径。
拉索尔表示,天文学研究常被视为对宇宙的“时间快照”,但SMC与LMC曾在近距离相互穿越,并由此进入不同的演化状态。