科學家從百億年前的殘骸判斷:銀河系曾與「香腸系」大碰撞

2020-12-21 澎湃新聞

大約80至100億年前,年輕的銀河系遭遇了迄今為止最大的一次撞車事故。較小的矮星系「香腸系」撞入銀河系,很快就分崩離析。但這次碰撞永久性地重塑了銀河系銀盤的結構,中心的球狀隆起和外圍的光暈都與此相關。而且,「香腸系」並非屍骨無存,它的一些殘骸在銀河系內遺留至今。

一個國際團隊近日在《皇家天文學會月刊》、《天文物理學快報》和預印本網站上發表了一系列論文描述這個歷史事件,展示他們找到的證據。

銀河系和「香腸系」碰撞想像圖。

英國劍橋大學主導了其中數項研究。他們使用的數據來自歐空局2013年12月發射的蓋爾(Gaia)衛星。該衛星詳細地繪製銀河系的三維地圖,以前所未有的準確度記錄系內天體的分布情況,以及穿越銀河系的過客們。

「香腸系」得名於大碰撞後留下的恆星們的狹長軌道,它們幾乎是徑向的,即沿著銀河系半徑的方向,很靠近銀心。劍橋大學的Vasily Belokurov說道:「這個證據告訴我們,當時矮星系是從一個非常刁鑽的角度撞進來的,它無處可逃。」所謂矮星系,是宇宙中一類光度最弱的星系。

劍橋大學的Wyn Evans也解釋道:「我們繪製出了這些殘留恆星的速度圖像,一個香腸形象躍然紙上。較小的星系解體後,它的恆星們被甩到了這些接近徑向的軌道上。」

英國薩裡大學的Denis Erkal數位化地模擬了碰撞過程。來自「香腸系」恆星軌道進入狹長的軌道後,被處於增長狀態的銀盤進一步拉長。

我們居住的銀河系不斷與其他星系發生碰撞,也撞過射手座的矮星系,但與「香腸系」的碰撞是迄今為止最大的一次事故。「香腸系」的星體、氣體和暗物質質量加起來達到了太陽的100億倍,具有很大的破壞力。當它穿刺般地衝進銀河系,整個銀盤可能都凸了起來,甚至「骨折」了。

「香腸系」的殘骸散布在銀河系內部,幫助形成了銀心球狀隆起的「核球」和圍繞核球的恆星暈。

銀河系核球想像圖。

此外,國際研究團隊還發現了至少8個被「香腸系」帶進銀河系的球狀星團,這也暗示了「香腸系」的體量:小星系裡通常沒有球狀星團。

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