年轻的银河系与矮星系相撞

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一个大约100亿年前，当银河系正在成长、成形并忙于自己的事情时，它遭遇了与另一个较小的星系的大规模正面碰撞。那场宇宙大灾难永远改变了银河系的结构，形成了从星系核心的超大质量黑洞旋转出来的厚螺旋。两项新研究——一项于上月发表，另一项仍在同行评审中——描述了这一此前未被注意的事件的证据。

“这是向前迈出的一大步，”他表示埃琳娜·东希亚他是威斯康辛大学的天体物理学家，与这项新研究无关。“这很有趣，因为我们终于可以看到银河系的历史了。”

为了在这么久之后发现碰撞的证据，天文学家不得不像银河系考古学家一样工作，筛选无数的幸存信息来源，拼凑出一个与现有证据一致的故事。两个研究小组都依赖于欧洲航天局的数据盖亚太空望远镜它花了数年时间收集了数百万颗恒星的异常丰富的传记——不仅是它们的位置和运动，还有许多恒星的亮度、温度、年龄和组成。他们基本上创造了银河系的高分辨率和多维地图，并利用这些地图来发现旧恒星的异常数量，这些恒星似乎保留着很久以前碰撞的记忆。“盖亚的结果确实让我们看到了银河系中我们可能怀疑存在但没有看到的东西，”说凯瑟琳·约翰斯顿他是哥伦比亚大学的天体物理学家。

此前曾看到过剧烈碰撞的迹象，但迹象尚未确定。一个独特的星团可能是他们是来自其他地方的入侵者的赠品，但不存在这样的证据。很久以前的碰撞彻底震撼了一切，以至于泄露真相的恒星散落在整个银河系。“到处都是碎片，”他说瓦西里·贝洛库洛夫他是剑桥大学(University of Cambridge)的天文学家，也是两个研究小组之一的负责人。“你现在基本上被碎片包围了。”

他和他的团队发现大量恒星的运动与星系的自转不同步。相反，它们在径向轨道上运动，朝着或远离星系中心流动。这些恒星还富含“金属”——天文学家对任何比氢、氦或锂重的元素的笼统描述。富含金属的恒星很可能是由前几代恒星演化而来的。它们是很久以前某个星系撞击银河系的恒星的后代，它们的轨道仍然反映着那个宇宙搅拌器的奇怪轨迹。

“如果你在池塘里扔一块石头，那些涟漪会持续一段时间。以类似的方式，如果你摇动银河系盘，即使是数十亿年前，这种反应也需要一段时间才能稳定下来，”约翰斯顿说。

Belokurov的团队还模拟了不同的碰撞场景，以及没有重大碰撞的可能更安静的历史。他们发现，一个小型“矮”星系的撞击确实可能沉积了一团像今天看到的恒星云。他们的工作是在线出版上个月在皇家天文学会月报．

另一组，由阿米娜希勒米，荷兰格罗宁根大学的天文学家它的研究在一个来自Gaia的更新、更大的数据集并对恒星的化学性质进行了更详细的分析。超新星爆炸产生的丰富的铁元素，相对于由大质量但寿命较短的恒星产生的镁元素，提供了直到今天星系历史的线索。Helmi和她的团队利用这些数据得出结论，银河系的内部区域包含了远古星系撞击的碎片的线索。他们将这个古老的星系命名为盖亚-土卫二。

这次碰撞可能有助于解决一个长期存在的关于银河系结构的问题。星系的恒星螺旋盘实际上由两部分组成:一个更薄、密度更大的区域被一个更厚、更分散的区域所包围。天文学家不确定这个厚圆盘是如何形成的。也许这些恒星来自另一个星系，或者它们是来自薄盘的恒星，它们相互作用并随时间向外迁移。Helmi和Belokurov的工作表明，相反，盖亚与土卫二的碰撞将薄盘恒星喷射到厚盘中。Belokurov说:“如果这次碰撞发生在年轻的银河系，那么它将破坏恒星盘，将其粉碎，并将恒星送到星系的高度。”

调查仍在继续。这两个小组都不确定盖亚·恩克拉多斯可能有多大，以及它究竟何时落入银河系。没有人能确定我们的星系盘是如何被加热并膨胀成一个更厚的星系盘的。约翰斯顿说：“我们不知道这一影响本身有多重要，但现在我们有了一个罪魁祸首”，这个罪魁祸首可能造成了厚磁盘。“真正令人兴奋的是仔细查看磁盘并追溯这一事件，看看我们是否能够找到一种更直接的影响，这种影响仍在继续，一种残留的回声。”

拉明·斯基巴(Ramin Skibba)是一位由天体物理学家转行的科学作家和自由撰稿人。他的作品也出现在《新闻周刊》《石板》《自然》《科学》《科学美国人》和《新科学家》。