科學家解密了銀河系的家譜

2020-12-03 騰訊網

銀河系是一個包含我們所在的太陽系的星系，但長期以來我們銀河系的起源一直是一個謎。

現在，一個國際天體物理學家團隊，通過利用人工智慧分析繞銀河系運轉的球狀星團的特性，成功地重建了我們銀河系的第一部完整的家譜。

銀河系擁有超過150個球狀星團（globular clusters）。球狀星團是由多達一百萬顆恆星組成的密集群，幾乎與宇宙本身一樣古老。其中許多星團形成於較小的星系中，這些星系合併形成了我們今天生活的星系。該研究通過使用其球狀星團現已成功推斷出銀河系的合併歷史並重建了家譜。

為此，他們開發了一套獨特的高級計算機模擬來模擬銀河系，該模擬稱為E-MOSAICS，它們包括用於球狀星團形成、演化和破壞的完整模型。如下圖所示，通過將從E-MOSAICS模擬獲得的見解應用於銀河系球狀星團種群，可以推斷出銀河系的銀河合併樹。

在模擬中，研究人員能夠將球狀星團的年齡、化學成分和軌道運動與它們形成的祖先星系的特性聯繫起來，這樣的過程距今已有100億年。通過將這些見解應用於銀河系中的球狀星團群，他們不僅可以確定這些祖先星系包含多少顆恆星，而且還可以確定它們何時合併成銀河系。

如下面E-MOSAICS模擬之一的視頻所示，顯示了類似銀河系的形成。灰色陰影表示氣體破碎、形成恆星、並落入中央星系。新生恆星通過強烈的輻射和超新星爆炸將氣泡吹入氣體。球狀團簇由彩色圓點表示，其中顏色表示化學成分（藍色團簇的元素質量比氦原子低，而紅色團簇的元素原子含量高）。隨著時間的流逝，中央星系與較小的衛星星系合併會帶來大量球狀星團。這些星團的年齡，化學成分和軌道揭示了它們最初形成的祖星系的質量，以及它與中心星系合併的時間。這些一起使銀河系的家譜得以破譯。

這些發現使研究團隊能夠重建我們銀河系的第一個完整的合併樹。在其歷史過程中，銀河吞噬了大約五個擁有1億多顆恆星的星系，以及大約十五個擁有至少一千萬顆恆星的星系。在6至110億年前，最大的祖先星系與銀河系相撞。

參考：Kraken reveals itself – the merger history of the Milky Way reconstructed with the E-MOSAICS simulations, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2020).DOI: 10.1093/mnras/staa2452

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