天文學家解開了困擾半個世紀的麥哲倫星流之謎

我們所在的銀河系，被一團稱作「麥哲倫星流」的氣體所包裹。然而它的神秘起源，已經困擾天文學界有 50 年之久。有觀點認為，銀河系在早期蠻荒時代發生過一些混亂的事件，比如可能吞沒了另一個名為「蓋亞-恩克拉多斯」的星系。距今大約 24 億年的這場事件的一個證據，就存在於繞銀河系中心盤的巨大球形空間區域（即「暈輪」）中。

紫外 / X 射線下觀測麥哲倫星流（圖自：Scott Lucchini / Colin Legg）

天文學家在 1970 年首次發現了這條「絲帶」的存在，並將之命名為麥哲倫星流。研究人員認為，它是從數十億年前的兩個矮星系（大麥哲和小麥哲倫星雲）中撕裂而來。

上述星系包含了數十億顆繞著銀河系運轉的恆星，並受到了其巨大引力的束縛，每隔十億年就完成一次完整的「擺動」。

然而雪梨大學天體物理學家 Joss Bland-Hawthorn 認為，星流的主要組成部分為「冷熱氣體」，其中所含的恆星數量極少，使之顯得很不正常。

幾十年來，這個問題一直困擾著人們。太空望遠鏡科學研究所的天文學家 Andrew Fox，更是將之稱作「半世紀難題」。

先前的研究，已經能夠揭開星流的大小和形狀，但難以評估其所含的質量（大約十億個太陽質量）。然而通過建模，我們只能解釋其中的十分之一。

這條宇宙絲帶究竟緣起何處？又是如何變得如此龐大的呢？為揭開謎底，由 Bland-Hawthorn 和 Fox 組成的國際團隊，已於本周三在《自然》雜誌上公布了他們的研究結果。

藉助尖端超算來模擬，研究團隊認為他們可以回答這個問題。因為此前的建模，未考慮一個有助於解釋缺失質量的至關重要的因素。

由於麥哲倫星雲本身足夠大、被熱的「光暈」氣體包圍（就像銀河系），其被形象地稱作「麥哲倫之冠」（Megellanic Corona）。

左為觀測數據，右為 5 億年前至今的星流模擬（圖自：Scott Lucchini）

雪梨大學天體物理學家 Thorsten TepperGarcía 補充道，結合我們對銀河系基本形成理論的理解和預測，那些質量超過大麥哲倫星雲的星系，幾乎都可在周圍看到此類光暈。

基於此，研究團隊認為星流的形成可分為兩個階段。首先，在與銀河系相會之前，麥哲倫星雲就已經與之共舞了很久，兩者彼此環繞。

後來的數十億年時間裡，大麥哲倫星雲憑藉自己的引力，從其它較小的星系那裡吸走了較冷的氣體，使之變暖並產生了熱氣暈。

接著其被銀河系的引力所俘獲，一些氣暈落入了銀河系、被拉伸並塗抹在了銀河系的外邊緣。這些熾熱的光環，還解釋了麥哲倫星系形成的另一個因素。

2007 年的時候，Bland-Hawthorn 及其團隊開展的一項研究表明：當星流撞擊銀河系的熱光環時，星流本該「淡出」，但事實並非如此。

這項新研究表明，麥哲倫星雲周圍對星流有保護作用，可將銀河系的熱氣體推開，防止其撞到星流並使之褪色。

Bland-Hawthorn 表示，這項工作重新定義了氣體是如何吸積到銀河系，並形成未來恆星的儲備層的。

下一步，他們將利用遙遠、但非常明亮的星系，來評估麥哲倫之冠的存在和明確其元素成分。