天文學家破解銀河系發展之謎

作者 | 發布日期 2022 年 04 月 02 日 0:00 | 分類 天文 line share follow us in feedly line share
天文學家破解銀河系發展之謎


德國馬克斯普朗克天文研究所團隊利用 ESA 蓋亞太空望遠鏡(Gaia)及中國郭守敬望遠鏡(LAMOST)數據,確認銀河系發展時序,並發現銀河系厚銀盤早在 130 億年前就形成,比以前想法早約 20 億年。論文發表在《自然》期刊。

銀河系分為,銀暈在外圍由古老恆星組成,銀盤可再分為薄銀盤和厚銀盤,薄銀盤含大部分盤面恆星,厚銀盤比薄銀盤厚兩倍多,但半徑較小。為了解銀河系發展時序,天文學家必須確認恆星年齡,但恆星年齡無法直接測量,必須以恆星特徵與演化模型相較推斷年齡。

由於宇宙誕生時幾乎只有氫和氦,其他元素是恆星內部製造,並在生命結束時爆炸回歸宇宙,因此較老恆星金屬(重元素)豐度較低。研究團隊使用蓋亞EDR3 數據取得恆星亮度和位置,另外使用LAMOST提供光譜得到金屬豐度,算出25萬顆恆星的年齡,多屬次巨星(subgiant star)。次巨星是恆星生命相對短暫的演化階段,較容易確認年齡。

(Source:Stefan Payne-Wardenaar / MPIA)

鑑別不同區域次巨星,研究人員驚訝地發現銀河系形成分兩階段。早期階段形成厚銀盤和銀暈,晚期階段形成薄銀盤。第一階段在宇宙年齡僅8億年開始,厚銀盤先形成恆星,內側銀暈恆星也開始聚集。之後110億年前名為Gaia-Sausage-Enceladus的矮星系與銀河系合併,觸發更多新生厚銀盤恆星。

研究團隊分析表明,與Gaia-Sausage-Enceladus矮星系合併不但引發大量恆星形成,還繼續形成厚圓盤恆星,直到80億年前氣體耗盡後,厚銀盤才停止成長。此時銀河系周圍氣體聚集到更薄盤面,薄銀盤逐漸向兩端延伸,持續至今。研究團隊認為:天文學很難為所在星系提供可靠日期。這項研究成功建構銀河系早期時間表,對認識和理解銀河系演化史非常重要。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay