Làm sao để phân biệt một thiên hà với một cụm sao đơn thuần? Thật dễ dàng, phải không? Một thiên hà là một tập hợp lớn gồm hàng triệu hoặc hàng tỷ ngôi sao, trong khi một cụm sao chỉ có khoảng một nghìn ngôi sao. Vâng, kiểu suy nghĩ đó sẽ không giúp bạn có được bằng Tiến sĩ thiên văn học! Nhưng nghiêm túc mà nói, ranh giới giữa thiên hà và cụm sao không phải lúc nào cũng rõ ràng. Một ví dụ điển hình là UMa3/U1.
Thật dễ dàng để phân biệt các thiên hà như Andromeda và Ngân Hà. Chúng lớn, liên kết hấp dẫn và bị chi phối bởi vật chất tối. Cũng dễ dàng để phân biệt các cụm sao như Pleiades. Chúng là các nhóm sao liên kết lỏng lẻo không có vật chất tối. Nhưng đối với một loại thiên hà lùn nhỏ được gọi là Sao lùn siêu mờ (UFD), ranh giới phân chia trở nên mờ nhạt.

UFD bị chi phối bởi vật chất tối. Ví dụ, khối lượng của Ngân Hà là khoảng 85% vật chất tối. Tuy nhiên, một thiên hà lùn siêu mờ có thể có lượng vật chất tối nhiều hơn vật chất sáng gấp một nghìn lần. Đây là lý do tại sao chúng rất mờ nhạt. Vì UFD thường chứa một số ngôi sao lâu đời nhất trong Vũ trụ, nên các nhà thiên văn học thích nghiên cứu chúng để tìm manh mối về nguồn gốc của các thiên hà. Điều này đưa chúng ta đến với UMa3/U1.
Ngay cả tên của nó cũng cho chúng ta biết rằng có một vấn đề. Trên thực tế, nếu vật thể là một thiên hà lùn thì tên của nó phải là Ursa Major III, vì nó là một thiên hà vệ tinh trong chòm sao Ursa Major. Nếu nó là một cụm sao cổ đại, thì nó phải được đặt tên là UNIONS 1, vì nó được phát hiện bởi Khảo sát quang học cận hồng ngoại cực tím phía Bắc (UNIONS). Nếu nó là một thiên hà, thì nó là thiên hà nhỏ nhất và có vật chất tối thống trị nhất từng được phát hiện. Nếu nó là một cụm sao, thì với độ tuổi khoảng 11 tỷ năm, nó là cụm sao lâu đời nhất từng được phát hiện.

UMa3/U1 thực sự rất nhỏ. Nó chỉ rộng 20 năm ánh sáng, chỉ chứa khoảng 60 ngôi sao và có khối lượng khả kiến ​​chỉ bằng 16 Mặt trời. Để so sánh, Pleiades có đường kính gần như tương tự, nhưng chứa hơn 1.000 ngôi sao và 800 khối lượng mặt trời. Vì vậy, câu hỏi thực sự đối với UMa3/U1 là liệu nó có bị vật chất tối chi phối hay không.

Trong một nghiên cứu gần đây, nhóm đã xem xét một số thử nghiệm để phân biệt các cụm sao và thiên hà lùn. Cách tiếp cận đầu tiên của họ là xem xét động lực học của các ngôi sao có thể nhìn thấy, giả sử đó là một cụm sao. Dựa trên chuyển động đã biết của chúng, nhóm đã mô phỏng thời gian cần thiết để các ngôi sao thoát ra, một quá trình được gọi là bốc hơi . Dựa trên mô phỏng của họ, cụm sao này có thể tồn tại thêm 2-3 tỷ năm nữa. Đó là một phần lớn trong số 11 tỷ năm tuổi ước tính, điều này cho thấy U1 chỉ đơn giản là một cụm sao ổn định.

Bài kiểm tra thứ hai mà nhóm áp dụng là cái được gọi là hàm khối lượng. Đây là một biểu đồ về cách khối lượng của cụm thay đổi theo khoảng cách. Nếu đó là một cụm, thì khối lượng sẽ được phân bổ đều hơn, nhưng nếu đó là một thiên hà, các ngôi sao sẽ tập trung về phía trung tâm. Ở đây, dữ liệu ít thuyết phục hơn. Sự phân bố của các ngôi sao có thể nhìn thấy phù hợp với mô hình cụm, nhưng đối với một thiên hà, các ngôi sao trung tâm chủ yếu là sao lùn trắng và sao neutron, quá mờ để phân biệt bằng các quan sát hiện tại.

Nhìn chung, bằng chứng nghiêng về UMa3/U1 là một cụm sao, nhưng nhóm lưu ý rằng cần có nhiều quan sát hơn về các UFD khác để có thể đưa ra kết luận. May mắn thay, các kính thiên văn sắp ra mắt như Đài quan sát Vera Rubin sẽ phát hiện ra nhiều sao lùn mờ hơn theo thời gian.