銀河系中一半物質來源於遙遠星系

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在一個史無前例的分析中，美國西北大學的天文學家們發現: 與我們之前的認知相反，銀河系中多達一半的物質可能來自那些遙遠的星系。因此，我們每個人的一部分都可能是河外星系物質構成的。

利用超級計算機進行模擬後，研究小組發現了一種星系(包括我們銀河系在內)如何獲得物質的新模式。這種模式很出人意料，但它是星系獲得物質的主要模式，它被稱為：星系際轉移。模擬顯示星系內的超新星爆發會噴出大量的氣體，從而導致強大的星系風將原子從一個星系傳送到另一個星系。星系際轉移是一種新發現的現象，模擬表明它將是了解星系演化的關鍵。

「考慮到我們可能是其它星系的物質所構成的，也許我們可以把自己看作太空旅行者或河外星系移民。」這項研究的領導者之一——西北大學天體物理學中心(CIERA)的博士後研究員Daniel Anglés-Alcázar說道：「很有可能銀河系中的大部分物質原本位於其它星系，這些物質被強大的星系風吹動，穿越星系際空間，最終在銀河系中安家。」

星系相距很遠，所以即使星系風以每秒幾百公里的速度傳播，這個過程也發生了幾十億年。

Claude-André Faucher-Giguère教授和他的研究團隊，以及來自他領導的另一個FIRE項目的合作者，進行了複雜的數值模擬後，建立了一個星系從大爆炸後形成至今的逼真三維模型。Anglés-Alcázar隨後開發出很先進的演算法來挖掘大量的數據，並量化星系是如何從宇宙中獲取物質的。

這項需要大量(普通計算機不停工作數百萬小時)計算的研究，將於7月26日(英國時間7月27日)由英國皇家天文學會月刊發表。

「這項研究改變了我們對大爆炸後星系如何誕生的理解。」這項研究的合伙人——來自溫伯格藝術與科學學院的物理與天文學助理教授Faucher-Giguère如是說道。

他繼續說道：「這種新的模式意味著，在我們周圍，包括太陽系、地球甚至是我們每一個人的組成中，有多達一半的原子不是來自我們自己的星系，而是來自那些距離我們還有一百萬光年的星系。」

通過對模擬中複雜的物質流動的詳細跟蹤，研究小組發現，氣體傾向於從較小的星系流向更大的星系(比如銀河系)，然後形成星體。而通過星系風轉移來的物質的質量在那些較大的星系中佔到了50%。

「在我們的模擬中，我們能夠追蹤像銀河系一樣的星系中的星體的起源，並且能夠確認星體到底是由所在星系本身的物質構成的，亦或是由原來存在於另一星系中的氣體形成的。」這項研究的通信作者——Anglés-Alcázar對此說道。

在星系中，星體都有著緊密的關聯：所有的行星繞著作為質量中心的恆星轉動。在140億年前的宇宙大爆炸之後，宇宙中充滿了均勻的氣體，沒有星體，也沒有星系。在那之後，氣體中出現了微小的波動，然後這些氣體開始通過重力的作用生長，最終形成星體和星系。而在星系形成後，每個星系都有了自己獨特的地位。

「我們的起源中的本土成分比我們之前認為的要少得多。」一位CIERA的成員——Faucher-Giguère說道：「這項研究讓我們了解到我們周圍的事物與星河外那些遙遠的物體有著怎樣的聯繫。」

研究人員表示，這項發現為理解星系的形成開闢了一個新的研究方向，而現在我們已經可以對模擬所得的星系際轉移的預測進行觀測。西北大學的研究小組計劃與觀測天文學家們合作，使用哈勃太空望遠鏡和地面觀測台來觀測模擬所預測的結果。

這些模擬由國家科學基金會的超級計算機和西北大學名為「探索」的高性能計算機集群運行與分析。這項研究的題目為「宇宙重子循環和星系質量集中在FIRE項目中的模擬」。

本文譯自 phys，由譯者 Lough 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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