在NASA推出哈勃太空望远镜后的几年里，天文学家在宇宙中发现了超过1万亿个星系。然而，只有一个星系被认为是我们银河系最近和最重要的恒星实体：令人惊叹的仙女座星系（梅西耶31）。在一个晴朗的秋夜，这个星系可以用肉眼看到，呈现出一个微弱的香烟状形状，大小与月球的角度相近。
在NASA的哈勃太空望远镜发射后，天文学家估计宇宙中有超过1万亿个星系。然而，有一个星系，辉煌的仙女座星系（梅西耶31），被突出为我们银河系最关键的邻近恒星形成体。在一个晴朗的秋夜，可以不借助望远镜观察到它，表现为一个微妙的香烟状物体，其显著的角直径与我们的月球相似。
大约一个世纪前，埃德温·哈勃发现，这种所谓的“螺旋星云”位于远离我们的银河系——大约250万光年远，约是我们银河系直径的25倍。在这一发现之前，天文学家认为银河系包含了宇宙的全部。哈勃的发现彻底改变了宇宙学，拓展了我们对周围广阔宇宙的理解。
现在，百年之后，命名以哈勃命名的哈勃太空望远镜对这个迷人的星海区域进行了最全面的调查。它揭示了关于仙女座演化的新见解，这与银河系的历史有很大不同。
如果没有仙女座作为整个宇宙中螺旋星系的模型，我们对自己银河系结构和发展的了解将受到显著限制，因为我们位于其中。这就像试图在中央公园的中心把握纽约市的布局。
“通过哈勃，我们能够深入了解整个星系盘的巨大细节，”来自华盛顿大学的首席研究员本·威廉姆斯表示。哈勃卓越的成像能力可以解析仙女座星系中的超过2亿颗恒星，仅识别出那些比我们的太阳更亮的恒星。它们就像散落在海滩上的沙粒，但这只是个开始。仙女座的总恒星数量估计约为1万亿，其中有许多较暗的恒星低于哈勃的探测阈值。
捕捉仙女座的图像是一项巨大的努力，因为该星系在天空中占据的面积远大于哈勃通常观察的更远星系，后者常常在数十亿光年之外。该项目通过两个哈勃计划进行，耗时超过1000个哈勃轨道，花费了10多年完成。
旅程始于大约十年前的全光谱哈勃仙女座财宝（PHAT）计划。该计划使用哈勃上的高级调查相机和宽场相机3，获取近紫外、可见光和近红外波长的图像，重点关注仙女座的北部。
随后，南方全光谱哈勃仙女座财宝（PHAST）在《天体物理杂志》上发表，由华盛顿大学的朱若·陈领导。这一阶段为仙女座南半部分约1亿颗恒星提供了图像，该区域在结构上独特，并比PHAT调查探索的北部区域对星系的合并历史更为敏感。
综合研究工作涵盖了整个仙女座的盘面，从地球的角度观察时几乎是边缘对边缘，倾斜77度。该星系如此庞大，以至于最后的马赛克图像是由大约600个独立视场构成，形成一幅至少有25亿像素的图像。
这些哈勃调查项目提供了有关仙女座内恒星年龄、重元素含量和质量的关键数据，使天文学家能够区分仙女座与其他星系合并的各种情景。哈勃的精细测量有助于修正仙女座合并历史和盘面发展的模型。
银河系的“火车相撞”
尽管银河系和仙女座可能在数十亿年前大约同时形成，观测数据显示它们的演化路径显著分化，尽管它们的起源相似。仙女座似乎有更多较年轻的恒星和独特的特征，比如连贯的恒星流，这表明它最近的星形成和相互作用历史比银河系更为活跃。
“仙女座就像一次火车相撞。看起来它经历了某种事件，触发了一波星形成，然后减缓了，”来自加州大学伯克利分校的丹尼尔·威斯兹说道。“这一事件可能是由于与另一邻近星系的碰撞。”
一个潜在的肇事者可能是紧凑的卫星星系梅西耶32，它似乎是一个曾与仙女座互动的前螺旋星系的残余。模拟显示，当与另一星系发生近距离相遇时，现有的星际气体可能会耗尽，导致星形成停止。
“仙女座似乎是一种过渡类型的星系，夹在形成恒星的螺旋星系和由较老的红色恒星主导的某种椭圆星系之间，”威斯兹补充道。“我们可以观察到大量较老恒星的显著中央隆起，以及没有表现出像人们期望的那么多活动的星形成盘。”
“这项关于已解析恒星的细致探索将在拼凑星系的合并和相互作用历史方面发挥重要作用，”威廉姆斯说道。
哈勃的最新发现将有助于NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜和即将推出的南茜·格蕾丝·罗曼太空望远镜的未来研究。罗曼实际上是哈勃的广角等效（具有相同的镜面尺寸），计划在一次拍摄中捕获100个高分辨率等值图像。这些发现将增强和扩展哈勃的广泛数据集。
