新發現的「克拉肯合併」可能是銀河系歷史上最大的碰撞

2020-12-01 流芳科學

我們的銀河系是建立在碰撞的基礎上的，而這可能是有史以來最大的。在銀河系包含超過100個十億顆恆星，但它並沒有被他們全部老老實實來。在過去的120億年中，銀河系至少發生了十二次碰撞，與附近的一個星系相撞併吞噬了它，吞噬了該鄰居的恆星，並將它們混合在一起，形成不斷增長的繞太陽。

  • 球狀星團（黃色）在大型麥哲倫星雲中發光，麥哲倫星系是銀河系較小的衛星星系之一。圖片：©NASA，ESA和Martino Romaniello歐洲南部天文臺）

每次銀河合併，銀河的形狀，大小和運動都會永遠改變，最終成為我們今天所認識的標誌性螺旋。現在，在2020年10月發行的《皇家天文學會月刊》雜誌上的一項最新研究中，研究人員試圖消除這種螺旋現象。研究小組使用人工智慧（AI）來根據年齡，運動和化學成分匹配不同的恆星簇，發現了證據可以證明五次大規模的銀河系合併（每個涉及1億顆或更多的恆星）可以追溯到100億年以上，包括一次從未描述過的古老碰撞。

該研究的作者說，這次與所謂的海妖星系的新發現墜毀不僅有助於填充銀河系中神秘的家譜，而且還可以幫助天文學家拼湊出我們銀河最早的樣子。與Kraken的碰撞一定是銀河系經歷的最重大的合併。與Kraken的合併發生在110億年前，當時銀河系的質量比今天小四倍。因此，這次碰撞必定真正改變了當時的銀河系。在他們的新研究中，克魯伊森和他的同事們使用計算機模擬來分析銀河系中所有已知的球狀星團-多達100萬顆恆星的古老密集球體，它們彼此幾乎同時形成。

我們的銀河系中至少有150個星團，天文學家認為這些星系是銀河系在其漫長而飢餓的歷史中吞噬的古代星系的「化石」。研究人員訓練了一種AI算法，該算法可以根據恆星的共有特性來識別球狀星團，首先要在數千個模擬星系上運行該算法。一旦算法能夠準確預測那些虛構星系中球狀星團的形成，演化和破壞，研究團隊便將其AI放到銀河繫上。

  • 新研究的圖像顯示了銀河系的五次重大合併。 （圖片來源：D。Kruijssen /海德堡大學）

該算法使用Gaia空間探測器（已為我們提供了最完整的銀河圖）獲得的數據，分析了我們銀河系中已知球狀星團的年齡，運動和化學成分，以重建將它們降落的宇宙合併那裡。該小組的分析準確地預測了銀河系過去的四項已知合併，包括所謂的蓋亞香腸合併，該合併在大約90億年前使我們的銀河系膨脹增加了數十億顆星，以及以前未知的海妖合併。

那次合併真是野獸。根據研究小組的結果，海妖號可能是銀河系歷史上最大最古老的銀河碰撞。合併發生在銀河系只是其當前大小的一小部分時，並且可能已經將13個球狀星團添加到了我們的星系中，直到今天仍然可以識別。儘管蓋亞香腸的合併最終為銀河系增加了更多的太陽質量（價值超過20個球狀星團），但當香腸合併發生時，我們的銀河系卻更大了，而且不太可能受到重大結構變化的影響，研究人員寫道。

這一新發現的合併只是難題的一小部分。由於通往銀河系的道路上充斥著類似的碰撞，很可能還有更多的小規模合併也為我們今天所知道的銀河系做出了貢獻。天文學家懷疑，至少有15次其他合併可能潛伏在我們銀河系的過去中，每個合併都涉及1000萬顆或更多的恆星，而它們的殘餘物正等待在我們銀河系的球狀膽量中被發現。

現已鑑定出五個以上的祖先星系碎片。使用當前和即將推出的望遠鏡，應該有可能找到所有的證據。天文學家有大約3或40億年的時間來弄清楚。此後，當鄰近的仙女座星系（距離現在250萬光年）和銀河系不可避免地發生碰撞時，又將發生另一個改變星系的合併。並非總是這樣：只是當您認為自己知道銀河系時，銀河系就會繼續向您改變。最初發表在《生命科學》上。

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