银河系有着悠久的宇宙吞噬历史

我们的银河系曾掠夺过许多恒星。
an illustration of the milky way galaxy in space
银河系的计算机生成模型。ESA/Hubble, NASA, L. Calçada

在诞生之初,银河系远非一个温和地在宇宙中爬行的天体。它向前冲,寻找更多可以吸积的恒星,随着时间的推移而不断成长和演化。在一篇新发表于《自然-天文学》的报告中,一个由加那利群岛天体物理研究所的Carme Gallart领导的科学家团队证实,近100亿年前,银河系吞噬了一个大小为自身四分之一的矮星系。他们对欧洲空间局的盖亚卫星收集的数据进行的分析,有助于阐明事件的后续情况,当时数十万颗恒星被远远地抛离了它们的起源点。

Gallart说:“几年来,一直有迹象表明,靠近太阳的银河系内晕包含来自外部星系的恒星。但直到盖亚任务的第二次数据发布之后,这次合并事件才能更详细地得到证实。”

Gallart和她的团队开始调查时,目标很 modest——确定银河系中约60万颗恒星的年龄。然后,他们注意到了一些奇怪的现象。他们正在检查的数据代表了恒星光度随颜色(从蓝色到红色)的变化。(光度受多种因素影响,但最显著的是化学成分——蓝星由较低浓度的金属形成,而红星则由较高浓度的金属形成。)该团队开始注意到,有些恒星神秘地出现在银河系晕(一个延伸到星系主盘之外的球状结构)的两个不同区域。有些比其他星系更蓝,而之前的研究已经将这些蓝星与一个名为Gaia-Enceladus的香肠状矮星系联系起来。但其他恒星,构成了一个红序带,却没有明确的起源故事。

因此,该团队着手确定这些恒星的年龄,希望这能揭示它们的来源。这绝非易事。她说:“与其他恒星属性(如光度、颜色、速度或化学成分)不同,恒星年龄无法直接测量。它们需要将观测到的属性(如光度和颜色)与恒星演化模型的预测进行比较。”要理解恒星的真实光度,你需要知道它的距离,而且由于地球位于银河系“内部”,你必须独立地、逐一地确定每颗恒星的距离。

幸运的是,Gallart和她的同事们专门从事恒星年龄推导——他们发现,红序带恒星的年龄与蓝星相似。他们描绘的图景是,当银河系吞噬Gaia-Enceladus时,这些晕星大约有30亿年的历史,这意味着这些恒星大约有130亿年的历史。这比银河系厚盘中发现的平均恒星年龄还要大。这次合并事件很可能将矮星系原有的蓝星抛入了银河系的晕。与此同时,在晕中识别出的红星似乎是银河系形成的最早一批恒星。它们来自盘,合并释放出的能量将它们抛入了晕。

此外,这次合并似乎将主盘中的恒星形成过程提升到了极致。自创生以来,盘一直在持续形成恒星,但Gaia-Enceladus对银河系来说就像一顿丰盛的大餐,提供了喂养恒星育儿所的气体。新的发现表明,它一直以创纪录的速度生产恒星,直到大约60亿到80亿年前,它才过渡到一个由年轻恒星主导的更薄的盘。

Gallart说:“我认为我们已经对银河系早期历史的整体情况有了很好的了解。我们在这里对银河系盘和晕演化的最初时刻有了初步的认识。”

这些发现之所以有力,得益于盖亚任务数据的稳健性。更精确的恒星年龄可以告诉我们银河系完全吞噬Gaia-Enceladus到底花了多长时间,而且盖亚或其他任务有可能帮助我们查明这些数据。这可能不是唯一帮助塑造银河系的合并事件。Gallart说,至少有一项正在进行的调查暗示了这样一个事件,所以看起来我们才刚刚开始揭开银河系秘密的、古老的掠夺历史。

 

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