我们以为星系之间的空间漆黑一片，空无一物……其实，那里或许布满了无数孤独的恒星，它们在剧烈的撞击中脱离了原来的星系。

不对，宇宙并不是一望无垠的空旷和幽暗，只有几处发光发热的“岛屿”。宇宙很可能到处遍布熠熠生辉的天体。

这些天体在远离星系的地方可能随处可见。在一个个闪闪发光的棒旋星系和目眩迷人的椭圆星系之间，不计其数的恒星在流浪，它们就像被逐出家门的孤儿，沉沦在星系之间的黑暗中。

人类的观天活动已进行了数千年，日臻完善的望远镜已能辨出那些微不足道的系外行星的身影，但或许还有数不清的恒星不为我们所知。

2014年12月，加利福尼亚大学的天体物理学家提出了这一假说。他们研究了宇宙红外背景实验项目（CIBER）的小型火箭携带的照相机收集到的数据。

CIBER团队

该项目曾4次发射火箭，分别是在2009年、2010年、2012年和2013年。火箭穿破地球耀眼的大气层，以测量遍布整个深空的红外背景辐射。

CIBER火箭

这一信号，诚如其名称所示，波长不在可见光波段。自从1996年在宇宙背景探测者（COBE）卫星记录的数据中发现以来，天文学家便一直尝试将其与其他宇宙背景信号分离开来。

“这个信号十分宝贵，”在法国奥赛空间天体物理研究所研究相关课题的埃尔维·多尔（Hervé Dole）表示，“红外背景是宇宙所有恒星的辐射总和，蕴藏着所有星系的历史信息。不过问题在于如何从这层层叠叠的信号中区分出单个天体的影响……”天文学家深入研究了其中一类组成信号，那就是宇宙初始星系的辐射，这些恒星集团形成于大爆炸后的几十万年间。

“斯皮策太空望远镜（从2003年对宇宙进行红外观测）的观察分析表明，在宏观层面上，背景辐射的波动不可能和已知星系有关。”美国国家航空航天局（NASA）的相关专家哈维·莫斯雷（Harvey Moseley）解释说，“因此我们认为它们来自我们无缘得见的原始星系……”

接下来就要证实猜测。这也是CIBER火箭在2009年第一次升天的使命，它携带的两部望远镜专门探测1.1微米和1.6微米这两个接近可见光，且斯皮策望远镜未能观测的波长的红外线。

CIBER上的仪器

研究初始宇宙的专家以为，在这两个波长上，初始星系的辐射应该被周围的氢气云吸收掉了。因此，小火箭所能观察到的将是极其微弱的红外信号，那正好证明它们来自135亿年前……

奇怪的辐射信号

可是，2010年，当CIBER项目的成员开始分析第二次火箭发射（第一次发射由于技术原因失败了）收集到的数据时，他们发现有些地方不对头。

CIBER火箭发射

“出乎所有人的意料，信号很强，超出预想。”杰米·伯克（Jamie Bock）介绍道，他在加州理工（Caltech）以及NASA的喷气推进实验室（JPL）主持了那次实验。“并不是天天都有机会看到意外情况发生的……我们立马就沸腾了！”迈克尔·曾科夫（Michael Zemcov）回忆道，他负责在加州理工协调分析工作。

2012年，CIBER项目的火箭再次升空，它的相机确认了上次观测到的奇怪信号。“从那一刻起，一切都变得实在起来。”迈克尔·曾科夫接着说。2013年，同样结果……研究人员排除了各种仪器故障的可能。没有疑问：这个结果尽管意外，却是板上钉钉。

“仅仅一组数据兴许没有说服力，但这三次火箭发射，可以视作完全独立的设备进行的三次测量，因此测量数据不容置疑。”喷气推进实验室的宇宙学家奥利维耶·多雷（Olivier Doré）分析道。

对于天体物理学家来说，现在就该分析这个信号了。他们利用手中的恒星和星系目录，对信号进行层层过滤；与斯皮策、“光”（AKARI）、红外天文卫星（IRAS）等望远镜在其他红外波段的观测数据进行交叉比对……还对比了模型数据，这些模型能根据恒星的年龄模拟它们释放出的辐射细节。

AKARI

IRAS

再也没有疑问：这种辐射不可能来自最初的星系。“这等于是说最初的星系产生了大量的光线……远超预期，”杰米·伯克解释道，“如果真是它们干的，它们势必会在地球上留下一些可见的蛛丝马迹，比如一些重元素的残余。”

天体物理学家逐一排除红外辐射“超标”的可能因素：不是太阳光在银河的星际尘埃上造成的反射，不是银河系内恒星的光线反射，也不是来自邻近的星系，更不是遥远的黑洞在作祟……

只剩下一个可能。天体物理学家发现，CIBER探测到的辐射的波动幅度以及色温完全符合游离在星系之外的恒星的发光特征。

流浪恒星……不计其数的流浪恒星！研究人员计算了它们的质量：占整个宇宙恒星质量总和的一半……

该信号证明宇宙中布满了流浪的恒星

2009年至2013年，CIBER项目的火箭记录了笼罩整个天空的红外信号。从中剔除恒星、已知星系、宇宙尘埃（黑暗区域）的辐射信号，仍有一些强度不等的红外信号（各个色点）。它们表明，应有大量恒星游离在星系之外。

小火箭捕捉到的细微信号竟是来自脱离了原来的星系，而今流浪在黑暗中的数百亿个天体。

天文学家早在几十年前就知晓了这奇怪的流浪恒星现象。模拟演示表明（下图），当星系发生碰撞，就会射出恒星束，将大量恒星丢入星系际空间的虚无之中……

两个星系发生碰撞时（此处用触须星系来模拟），首先会互相围绕对方转动，随后渐渐融合在一起，形成壮观的恒星束（蓝色），这些恒星被抛散至星系际空间。

而CIBER捕捉到的信号恰恰反映了一个普遍现象。在诸大星系之外，或许还有一个我们无法得见的世界，那里住满了没有归属的恒星孤儿。

喷气推进实验室的天体物理学家盖尔·鲁迪埃（Gaël Roudier）也参与了该项研究，他几乎道歉似地表示：“我们找不到其他解释。”

因为这项发现令天文学家坐不住了。如此数量惊人的恒星怎么就逃过了望远镜的法眼？这些流浪天体为什么没有出现在模型中？它们是如何达到目前这个数量级的？

科学家们分成了两大阵营。“这些数据令人印象深刻……但一定要留神，这类结果很难分析，”埃尔维·多尔评估道。宇宙泛星系偏振背景成像2代望远镜（BICEP2）的教训便是前车之鉴，它当时得出的有关宇宙最初时刻的结论曾轰动一时，但前不久刚刚被认定无效。

位于阿蒙森-斯科特南极站的暗区实验室（dark sector laboratory，DSL）；左边是南极望远镜，右边BICEP2望远镜。

西蒙·怀特（Simon White）在德国马普研究所研究星系的演变，他压根不接受这个结论。他举出自己的理由：“如果有一半的恒星处在星系之间，那可以认为有一半的超新星也处在星系之间……但是，根据我们对宇宙的观察，星系际空间超新星占比还不到一成。”

哈维·莫斯雷反驳称：“我们还没有在星系之外认认真真地寻找过超新星。”

“我觉得流浪恒星的存在合乎情理，更重要的是，只有这样才能解释信号强度为什么会超标！”奥利维耶·多雷附和道。

“我听过各色评论，从振奋人心到怀疑不信，科学界正在消化这个消息。”杰米·伯克总结说。

此外，有些模拟实验证实，我们可能忘记了星系之外的恒星散发出的巨大光晕。“最近的模拟实验显示，我们只能看见星系最明亮的中心部分。”英国杜伦大学的安德鲁·库珀（Andrew Cooper）解释道，“于是，我们渐渐意识到冰山下面其实还大有乾坤呢！”

他们甚至开始触及流浪恒星的身影。“我也在寻找流浪的恒星。”法国原子能与可替代能源委员会（CEA）的皮埃尔-阿兰·迪克（Pierre-Alain Duc）透露，“终于，几年来，我们获得了一些数据。”

首批发现的天体

天文学家皮埃尔-阿兰·迪克及其团队将注意力放在银河附近的星系上，他们分析了加拿大、法国、夏威夷三地的望远镜拍摄到的信号，成功地分辨出某些流浪的恒星团的微弱光芒。2011年，他们在牧夫座NGC5557星系附近发现了长达130万光年的星流。

2012年，他们又在双鱼座ETG NGC0474星系之外留意到恒星环的存在……“我们在各个星系的边界外看到很多的恒星，”皮埃尔-阿兰·迪克解释说，“我们已着手进行系统性地清点，用于生成统计数据。”

作为Atlas3D项目的一部分，使用CFHT的MegaCam相机获得的真彩色(g波段和r波段的组合)图像

然而根据最初的观察，流浪恒星最多占宇宙恒星总量的20%。“5%的恒星被抛入密度最低的地区，还有20%在星系团里。”皮埃尔-阿兰·迪克详述道。

这远远低于红外背景辐射透露的50%……

大量设备正在制造中，以期进行更加深入的探测，研究人员也在构建模拟实验，希望能够达到足够的精度，确定流浪恒星的数量规模。

至于CIBER团队，他们准备在未来一两年内发射新规格的火箭，希望随着仪器精度的提高，能探测到红外背景辐射中新的波长。

流浪恒星遮遮掩掩的日子不长了……

撰文 Mathilde Fontez

编译 黄雅琴