銀河系「族譜」揭示了神秘的海怪星系的命運

2020-12-10 騰訊網

在其漫長的生命歷程中，銀河系曾與多個其他星系發生碰撞和合併，但拼湊其歷史卻是一項艱苦的任務。

一項對環繞銀河系的密集星團的最新分析，為我們提供了迄今為止最完整的星系合併史。在這些數據中有一個以前不為人知的合併事件，發生在110億年前，它完全改變了我們星系的形狀。天文學家把這個星系命名為海怪，它被銀河系所包含。

被討論的星團被稱為球狀星團，通常被認為是早期宇宙的「化石」。它們是非常密集的球狀星團，由大約10萬到100萬顆非常古老的恆星組成，有些恆星的年齡幾乎和宇宙本身一樣古老。在任何球狀星團中，所有的恆星都是在同一時間由同一氣體雲形成的，這意味著我們可以利用它們的化學成分來找出它們的起源。

但這只是問題的一部分。銀河系大約有150個球狀星團，計算和重建它們的軌道運動和它們當前的形狀(有些分裂成長長的恆星流)，也有助於把它們的來源拼湊在一起。

這就是一組天文學家現在所做的，他們使用人工神經網絡模擬球狀星團繞著類似銀河系的軌道運行。這些模擬被稱為e -馬賽克，模擬球狀星團從形成到演化到毀滅的完整壽命。

德國海德堡大學的天文學家Diederik Kruijssen說:「將球狀星團的性質與其宿主星系的合併歷史聯繫起來的主要挑戰一直是，星系的組裝是一個極其混亂的過程，在此過程中球狀星團的軌道會完全重新洗車。」

「我們在模擬實驗中對算法進行了成千上萬次的測試，令人驚訝的是，僅使用球狀星團的數量，它就能重建模擬星系的合併歷史，準確率是如此之高。」

下一步是為軟體提供真實的數據。近年來，Gaia衛星不僅在空間上，而且在時間上都致力於高精度和詳細的銀河系地圖繪製。這為我們提供了迄今為止關於銀河系天體位置和運動的最精確數據，導致了一些關於我們的家園星系的有趣發現。

利用蓋亞的數據，研究小組根據球狀星團的軌道運動將它們歸類。這是因為圍繞銀河系有相似軌道的星系團被認為來自相同的地方;也就是說，一個星系在過去的某個時刻被銀河系所包含。

當這些數據被該團隊的軟體處理後，結果與五次星系碰撞的結果非常吻合。

其中有四個已經為人所知——蓋亞-恩克拉多斯星系，也被稱為蓋亞香腸，大約在90億年前被銀河系吞噬;Helmi流，來自大約100億年前的合併;紅杉星系在大約90億年前與銀河系合併;以及人馬座矮星系，數十億年來它不斷地穿過銀河系。

第五個事件是從最近發現的一組「低能量」球狀星團中拼湊起來的。根據軟體的分析，這些都與先前未知的、高度重要的與海怪星系碰撞的性質密切吻合。

「與海怪的碰撞一定是銀河系有史以來經歷的最重大的合併，」克魯基森說。

「以前，人們認為大約90億年前與蓋亞-恩克拉多斯-香腸星系的碰撞是最大的碰撞事件。然而，與Kraken的合併發生在110億年前，當時銀河系的質量是現在的四分之一。因此，與海怪的碰撞一定真正改變了銀河系當時的樣子。」

利用這些信息，研究小組繪製了一張「系譜圖」，描述了銀河系最新的碰撞歷史——發生在60億至110億年前的5次主要碰撞，碰撞的星系包含超過1億顆恆星;以及大約15個包含超過1000萬顆恆星的星系的小型合併事件。

這棵樹應該成為正在進行和未來努力了解改變我們銀河系歷史的史詩事件的基礎。

克魯基森說:「現在已經確認了超過5個原星系的碎片。」「用現有的和即將到來的望遠鏡，應該有可能找到它們。」

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