為何銀河系外圍旋轉慢吞吞，研究：銀河系曾發生大翻盤

天文界一直有一個謎團，即銀河系盤狀結構中的恆星，繞著銀河系中心運行的速度，遠快於恆星暈的平均旋轉速度。科學家找到造成這種巨大差異的關鍵，很可能是銀河系在約 100 億至 110 億年前，曾遭到一個大型矮星系正面撞擊，隨後發生超過 90 度的翻盤事件。

銀河系屬於典型的棒旋星系，中心是由大量恆星組成的棒狀核球，外圍則延伸出四條主要旋臂，形成扁平的星系盤。除此之外，還有大量恆星以球狀分布在更外圍的恆星暈中，而整個銀河系又被更巨大的暗物質暈包覆。

恆星暈旋轉速度異常緩慢

過去，歐洲太空總署（ESA）蓋亞（Gaia）天文台的高精度觀測，精確測量數十億顆恆星的位置與運動，卻意外發現恆星暈的旋轉速度異常緩慢。銀河系盤狀結構中的恆星以大約每秒 220 公里的速度繞著銀河系中心運行，但恆星暈的恆星繞銀河系中心運行的速度平均約為每秒 25 公里。由於沒有明確理論能解釋這種現象，因此一直是銀河系形成研究中的重要謎團。

為了解開答案，英國杜倫大學研究團隊利用電腦模擬 25 個與銀河系相似的星系，追蹤它們數十億年的演化歷程。結果發現，恆星暈旋轉特別慢的星系，幾乎都具有兩項共同特徵，曾遭到其他星系正面撞擊，並在碰撞後經歷超過 90 度的盤面翻轉。

銀河系吃掉矮星系

研究人員認為，銀河系正符合這樣的演化模式。約 100 億至 110 億年前，銀河系曾與一個被稱為「蓋亞香腸－土衛二」（Gaia Sausage-Enceladus，簡稱蓋亞香腸）的矮星系發生重大合併。這個矮星系雖然規模遠小於銀河系，但總質量仍超過 100 億個太陽，包含大量恆星、氣體與暗物質。

碰撞過程中，銀河系強大的引力將這個入侵者撕裂並吸收，其恆星散布到今天的恆星暈中，形成數十億顆沿著細長橢圓軌道運行的恆星。研究指出，這場劇烈的合併事件還可能讓整個銀河系盤面翻轉超過 90 度，塑造出今天銀河系的整體結構，並使恆星暈旋轉速度異常緩慢。

天文學家認為，這是銀河系歷史上最後一次真正重大的合併事件，也是決定銀河系今日樣貌的重要轉折點。除了主導恆星暈的形成之外，也可能促進中央核球的演化。有研究甚至認為，銀河系的棒狀結構，是在碰撞之後逐漸形成，大約 50 億年前、也就是太陽誕生前不久才發展成熟。

下一次銀河系合併

研究人員也強調，不應將這場碰撞想像成電影中的猛烈撞擊。由於星系尺度極為龐大，恆星彼此距離遙遠，真正發生恆星直接相撞的機率極低。整個合併過程歷時數十億年，若不是透過電腦快轉模擬，幾乎無法感受到它的劇烈變化。

目前銀河系仍持續吸收鄰近的小型星系，例如射手座矮星系。不過，天文學家認為它的質量遠不如當年的蓋亞香腸，因此對銀河系整體結構造成的影響相當有限。

放眼更遙遠的未來，下一次可能改變銀河系命運的大事件是 20 億至 30 億年後與大麥哲倫星雲的合併，以及 40 億至 50 億年後，仙女座星系與銀河系的碰撞與合併。如果地球那時還存在，它最大的威脅不是星系碰撞，而是早已進入紅巨星階段的太陽，體積大幅膨脹，屆時地球可能被太陽吞沒，即使沒有被吞沒，也會因極高溫度失去海洋與大氣，不再適合生命存在。

(首圖來源：NASA)