困擾了科學家半個世紀了！麥哲倫星流之謎終於被揭開

2020-09-13 科學書屋

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。


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）。


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。

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