蓋亞觀測發現改變銀河系的主要碰撞

一個由國際天文學家組成的團隊發現了銀河系和一個被稱為「香腸」星系之間古老而戲劇性的正面碰撞。天文學家在一系列新論文中報告說：宇宙碰撞是銀河系早期歷史上的一個決定性事件，它重塑了銀河系的結構，形成了它內隆起和外暈。天文學家提出，大約80億到100億年前，一個未知的矮星系撞擊銀河系。小矮星系沒能倖免於撞擊：它很快就解體了，殘骸現在就在我們身邊。劍橋大學(University of Cambridge)的Vasily Belokurov和紐約市Flatiron研究所(Flatiron Institute)的計算天體物理學中心(Center for computing Astrophysics)說：撞擊把矮星系撕成碎片，讓它的恆星沿著非常徑向的軌道運行，這些恆星像針一樣又長又窄。

關於銀河系和小香腸星系之間的碰撞的印象大約在80億到100億年前，這個古老的相遇的記錄仍然保存在恆星的速度和化學上。圖片：V. Belokurov (Cambridge, UK); Based on image by ESO/Juan Carlos Muoz

這些恆星的路徑帶著它們「非常靠近銀河系中心」。這個跡象表明矮星系進入了一個非常古怪的軌道，它的命運是封閉的。《皇家天文學會月報》、《天體物理學雜誌快報》和arXiv上的新論文概述了這一非凡事件的顯著特徵。其中幾篇論文由劍橋研究生GyuChul Myeong領導。他和同事使用了歐洲航天局蓋亞衛星的數據。這艘宇宙飛船一直在繪製銀河系恆星含量的地圖，記錄著恆星在銀河系中運行的旅程。多虧了蓋亞，天文學家現在以前所未有的準確度知道了我們的天體鄰居的位置和軌跡。來自劍橋的Wyn Evans解釋道，星系合併後的恆星路徑為他們贏得了「蓋亞香腸」的綽號。

畫出了恆星的速度，香腸的形狀就在我們面前跳了出來。當較小的星系解體時，它的恆星會被拋到非常徑向的軌道上。這些香腸星是銀河系最後一次大合併的結果銀河系繼續與其他星系發生碰撞，比如弱小的人馬座矮星系。然而香腸星系要大得多。它在氣體、恆星和暗物質中的總質量是太陽質量的100多億倍。當香腸撞進年輕的銀河時，它的穿透力軌跡造成了很多傷害。銀河系的圓盤很可能在撞擊後膨脹甚至斷裂，需要重新生成。香腸碎片散落在銀河系的內部，形成了星系中心的「凸起」和周圍「恆星暈」。

當觀察銀河系中恆星速度的分布時，香腸星系的恆星形成了一個典型的香腸形狀。這種獨特的形狀是由恆星強烈的徑向運動引起的。由於太陽位於這個巨大的恆星雲中心，這種分布不包括目前正在向星系中心u型轉變的慢下來恆星。圖片：V. Belokurov (Cambridge, UK) and Gaia/ESA

薩里大學的丹尼斯·埃爾卡爾說，對星系混搭的數值模擬可以再現這些特性。在埃爾卡爾和同事的模擬實驗中，香腸星系的恆星進入了拉伸的軌道。不斷增長的銀河系圓盤進一步拉長了軌道，在碰撞後，它膨脹並變得更厚。杜倫大學的阿里斯·迪阿森說：星系重塑的證據是在從矮星系繼承下來的恆星的路徑上看到的。香腸之星在離銀河系中心的距離上都在旋轉。這些u -turn導致銀河系恆星暈的密度在恆星翻轉方向時急劇下降。這一發現對迪森來說尤其令人高興，他在近五年前就預測了這個軌道堆積。這項新研究首先解釋了恆星是如何落入如此狹窄的軌道。

這項新的研究還發現了至少8顆大的球狀星團，它們被稱為球狀星團，它們是由香腸星系帶進銀河系的。小星系通常沒有自己的球狀星團，所以香腸星系一定足夠大，可以容納一群星團。卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)的謝爾蓋·科波索夫(Sergey Koposov)說：雖然在銀河系的整個生命周期中，有許多矮衛星墜入銀河系，但這是其中最大的一顆。他對香腸恆星和球狀星團的運動學進行了詳細研究。

博科園-科學科普｜參考期刊：天文物理快報，皇家天文學會月報｜來自：西蒙斯基金會

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