110億年前，一個巨大星系曾撞上銀河系，徹底改變了銀河系

根據科學家的觀測，大約在30-40億年後，距離我們254萬光年的仙女座大星系將會撞上銀河系，本星系團兩個最大的星系將會上演宇宙中轟轟烈烈的天地大碰撞。

實際上，星系碰撞是宇宙中很常見的事情，人類迄今為止已經在宇宙中拍攝到了許多正在碰撞、合併的星系。即使是我們的銀河系，在今天以前一百多億年的歲月裡，也已經發生過多次碰撞了。這些碰撞包括對很小的衛星星系的吞併，也包括巨大星系的合併。在不斷地碰撞之後，銀河系才演化成了今天這樣。

目前，科學家已經對歷史上發生過的一些嚴重碰撞有過一些了解，比如：

• 蓋亞-恩克拉多斯星系（又被稱為蓋亞-恩克拉多斯香腸），在大約90億年前撞擊銀河系；
• 海爾米星流，是銀河系內的一個星流，來自於大約100億年前的一次星系碰撞；
• 紅杉星系，是一個矮星系，在大約90億年前被銀河系吞併；
• 人馬座矮橢球星系：直徑約為10000光年，是銀河系的衛星星系之一，在最近幾十億年的時間裡已經多次穿越銀河系，最終將被銀河系吞併。

而在這些碰撞事件更早以前的110億年前，銀河系還發生過一次劇烈的碰撞。那一次碰撞徹底改變了銀河系的形狀和演化進程，對後來的銀河系發展產生了巨大的影響，這個撞擊銀河系的星系，被稱為克拉肯星系。

雖然科學家們已經推測出了多次星系碰撞事件，但這並不意味著我們已經取得了多麼重大的突破。想要拼出一幅完整的銀河系碰撞史拼圖，對於科學家們來說仍然是一件非常辛苦的事。

單單是發現這些發生於幾十億甚至一百億年前的事件，就已經不容易了。科學家之所以推測出這樣一次碰撞事件，是銀河系中的球狀星團給出了證據。

球狀星團恆星密度非常高，通常包含著10萬甚至100萬顆最古老的恆星，它們有一些甚至比宇宙的年齡小不了多少，記錄著最早期宇宙和星系的秘密。而且，這些恆星普遍都是形成於同一個時期，來自於相同的原始星雲和形成機制，非常統一。因此，科學家們通過這些球狀星團的化學組成，就可以推測出它們的起源以及相關事件。

同時，通過對銀河系內大約150個球狀星團的運行模式和形狀的分析，也能夠幫助科學家還原當時的過程。如今，有些星團已經被撕裂成了長長的星流，這樣的演化結果也是科學家關注的重點之一。

德國海德堡大學的天文學家J M Diederik Kruijssen和他的團隊就是通過這些信息，構建了迄今為止最完整的銀河系碰撞年譜。為了完成這項研究，他們還藉助了人工神經網絡進行模擬，還原了球狀星團從形成到演化再到毀滅的完整演化周期。

Kruijssen介紹說：「將球狀星團的特徵與其宿主星系的合併歷史聯繫在一起的主要挑戰之一，就在於星系的合併是一個極其複雜的過程，在這個過程中，球狀星團的軌道要經歷徹底的洗牌。我們對算法進行了數萬次的模擬測試，並且只用了這些星系的球狀星團群，結果發現它對模擬星系之間的碰撞竟然重建得如此精確，這太令人震驚了。」

如果模擬算法是一個骨架，那麼觀測數據就是血和肉，二者的結合才能讓模擬過程活起來。得益於歐洲航天局蓋亞衛星多年以來在銀河系地圖繪製方面的卓越貢獻，Kruijssen等人獲得了大量空間、時間的高精度細節信息。正是通過這些數據，科學家們能夠對銀河系大量天體的位置和運行數據有所把握，最終促進了大量驚人的銀河系新發現。

在本次研究中，他們根據球狀星團的運動特徵來給它們進行分類，因為相似的軌道很有可能意味著相同的來源，亦即來自於同一次星系碰撞。

當他們代入數據開始模擬後，令人驚訝的結果出現了：模擬結果竟然和五次星系碰撞事件高度吻合！

更加令人意外的，是這次研究刷新了研究人員的一些認知，那就是克拉肯星系的碰撞遠比想像中要更加重要。

Kruijssen指出：「與克拉肯星系的碰撞一定是銀河系歷史上最重要的一次合併，此前人們一直認為發生在大約90億年前的蓋亞-恩克拉多斯香腸星系的碰撞是最嚴重的一次碰撞。不過，在110億年前克拉肯星系帶來了一次碰撞，那時候銀河系的質量只有今天的四分之一。最終，與克拉肯星系的碰撞必然徹底改變了銀河系當時的形狀。」

此外，通過整個模擬過程得到的信息，Kruijssen和他的團隊建立了一份完整的星系碰撞年譜，在最大程度上還原了銀河系經歷過的那些星系碰撞事件。在60億-110億年前的這段時間裡，銀河系一共5次與含有超過1億顆恆星的星系發生碰撞。而超過1000萬顆恆星的相對較小的星系，與銀河系發生了共計15次合併事件。

最終，銀河系逐漸演化成了今天這個模樣，並且仍然在迎來新的碰撞。每一次的碰撞，都不會像大家想像的那樣出現恆星之間的碰撞，而只會給銀河系帶來巨大的轉變、增加了銀河系的規模，或許也和我們太陽系息息相關。

在未來，作為銀河系衛星星系的大小麥哲倫星雲也很可能會被銀河系吞併，然後我們銀河系還會與仙女座大星系碰撞，形成一個更加巨大的橢圓星系。在這個過程中，到底會發生什麼事，沒有人知道。因此，科學家們也希望通過對過去的碰撞事件進行更多的研究，來預測可能發生的未來。

這也是Kruijssen接下來的打算：「目前得到確認的原星系碎片一共有5個，通過現有和即將到來的望遠鏡，其他所有碎片或許也將重見天日。」