天文学家推翻了以往关于银河形成的理论

0 cnBeta.COM 2024-09-24 09:44:33

摘要：

利用盖亚太空望远镜（Gaia space telescope）的数据进行的新研究表明，银河系最后一次重大碰撞发生的时间比之前认为的要晚得多--在过去30亿年内。通过分析过去星系碰撞造成的褶皱，他们发现这些事件的历史时间线被明显压缩，这改变了我们对银河系发展及其恒星结构形成的理解。

这幅图像展示了银河及其周围的恒星"光环"。银河中的大多数恒星都位于星盘中（比如太阳），但过去碰撞产生的恒星最终会进入星晕，这是一个由恒星组成的大"云团"，向各个方向延伸。在这幅图像中，这些光环恒星的亮度被增强了，但实际上与星盘相比，它们的亮度会非常暗淡。这里的光环显得杂乱无章，"皱巴巴的"，这是最近发生合并的迹象。图片来源：光环恒星：ESA/Gaia/DPAC， T Donlon et al. 2024；背景银河和麦哲伦云：Stefan Payne-Wardenaar

天文学家罗宾-桑德森（Robyn Sanderson）及其合作者最近发表的研究结果表明，银河系最后一次大碰撞发生的时间比人们之前认为的要晚数十亿年。

桑德森说："争议的焦点在于银河系是何时接纳这些恒星的。我们的研究表明，有些恒星被认为是来自古老的合并，但其实不是。我们看到的它们形成的模式现在应该已经改变或消失了。

盖亚卫星在银河前的艺术视图。图片来源：ESA/ATG medialab；背景：ESO/S：ESO/S.Brunier

这一发现得益于欧洲航天局的"十亿颗恒星勘测器"--盖亚，它正在绘制银河系内外一千多万颗恒星的分布图，追踪它们的运动、光度、温度和成分。研究小组重点研究了银河系中所谓的"皱纹"，这些皱纹是其他星系与银河系碰撞后形成的。

桑德森说，这些皱纹就像是过去碰撞留下的宇宙指纹。通过研究它们的模式，宇宙学家可以追溯这些事件的时间线，了解银河系的进化史。

桑德森小组前访问学者、盖亚新研究的主要作者汤姆-唐龙（Tom Donlon）说："随着年龄的增长，我们会变得越来越皱，但我们的研究发现，银河系的情况恰恰相反。它就像宇宙中的本杰明-巴顿（Benjamin Button），随着时间的推移皱纹越来越少，"通过观察这些皱纹是如何随时间消散的，我们可以追溯银河系经历上一次大碰撞的时间，而事实证明这比我们想象的要晚数十亿年。"

通过将他们对皱纹的观测结果与宇宙学模拟结果进行比较，研究小组得以确定，我们与另一个星系的最后一次重大碰撞实际上并不像以前认为的那样发生在 80 亿年到 110 亿年前。

桑德森说："模拟是至关重要的，因为它能让我们重现银河系过去可能发生的事件，看看它们是否与我们观测到的一致。在这种情况下，它们向我们表明，上一次大碰撞的时间要更近一些。"

左边的光环看起来杂乱无章，有 "皱纹"，这表明合并是最近发生的。右边的光晕则显得光滑而均匀，这表明合并发生在远古时期。图片来源：光环恒星：欧洲航天局/Gaia/DPAC，T Donlon 等人，2024；背景银河系和麦哲伦云：Stefan Payne-Wardenaar;; LICENCE：CC BY-SA 3.0 IGO 或欧空局标准许可

修订银河系碰撞时间表

论文合著者、伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）天文学教授海蒂-乔-纽伯格（Heidi Jo Newberg）说，要想让恒星皱纹像盖亚数据中显示的那样明显，它们必须在不少于30亿年前加入我们的行列，这比人们之前认为的至少晚了50亿年。"每当恒星在银河中心来回摆动时，就会形成新的恒星皱纹。"她补充说："如果它们在 80 亿年前加入我们的行列，那么就会有如此多的皱纹紧挨在一起，以至于我们再也看不到它们是独立的特征。"

宾夕法尼亚大学的许多现任和前任研究人员都为这项研究做出了贡献，其中包括建立了研究中使用的所有星系势能模型的阿尔皮特-阿罗拉（Arpit Arora）和重新模拟星系结构形成的标准化方法的农德-帕尼坦派萨尔（Nondh Panithanpaisal），他们都是文理学院的毕业生，而前任本科生研究员艾米丽-布雷古（Emily Bregou）也为重新模拟代码的开发做出了贡献。丹尼-霍塔（Danny Horta）是桑德森的合作者之一，他来自熨斗研究所（Flatiron Institute），通过分析很久以前与银河系合并的大型古老星系，也为这项研究做出了贡献。