重建銀河系完整合併族譜:歷史上至少有過 5 次大規模合併

作者 | 發布日期 2020 年 11 月 18 日 18:59 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


我們的銀河系包含了 1,000~4,000 億顆恆星,但這並非天生,而是透過後天不斷合併才得以壯大。在過去 120 億年中,銀河系至少發生過 12 次碰撞,而前 2 年有研究指出,銀河系是在約 80 億年前與香腸星系碰撞後改變結構,但最新一篇研究表示,真正改變銀河系的史上最大碰撞對象,來自更久以前的 Kraken 星系。

球狀星團通常被認為是遺留自早期宇宙的「化石」,它們含有 10~100 萬顆非常古老的恆星,有些恆星壽命幾乎相當於宇宙本身,且在所有球狀星團中,恆星都是從同一氣體雲中同時誕生,這說明我們可以利用它們的化學成分來確認起源;如果重建球狀星團的軌道運動、當前形狀(有些被撕成長長的恆星流),也可以確認這些星團的原星系含有多少顆恆星,也能知道銀河系到目前為止發生過幾次重大碰撞。

根據蓋亞太空望遠鏡(Gaia)和史隆數位巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)的數據,大約 80~100 億年前,名為蓋亞香腸的矮星系(又稱香腸星系、蓋亞-埃克斯拉德斯香腸)被銀河系吞併,為銀河系添加了至少 8 個球狀星團與 500 億倍太陽質量的恆星、氣體、暗物質等。

然而銀河系內大約有 150 個球狀星團,每一次與小星系的合併都會或多或少改變銀河系的形狀、大小及軌跡,為了重建完整的銀河系合併史,德國海德堡大學團隊開發一種 AI 演算法,透過電腦模擬分析銀河系中所有球狀星團,發現 100 億年前至少有 5 次大規模合併(涉及上億顆恆星),除了上述香腸星系外,還有 Helmi 星流、Sequoia 星系、人馬座矮橢球星系(Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy),以及一個未曾被發現的 Kraken 星系。

根據模擬結果,銀河系史上最大、最古老的碰撞對象應該是 110 億年前的 Kraken 星系,當時銀河系質量比今天還要小 4 倍,而該次合併幫銀河系添加了 13 個球狀星團。

除此之外,可能還有 15 個涉及千萬顆恆星的較小型合併事件,它們的殘餘物還有待望遠鏡搜尋證據。下一場已知的大規模合併,可能就是 40 億年後與仙女座星系的碰撞了,最終兩個星系將合併為一個更大的橢圓星系。新論文發表在《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

(首圖來源:英國皇家天文學會

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