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银河系可能在地球寿命内与巨大的物体相撞

2024-06-13科学

由于与其他星系的碰撞和合并,银河系的质量只有它的质量。这是一个混乱的过程,我们看到整个宇宙中的其他星系也发生了同样的事情。

目前,我们看到银河系正在蚕食它的两个卫星星系,大麦哲伦星云和小麦哲伦星系。它们的命运很可能已经注定,它们将被吸收到我们的星系中。

研究人员认为,上一次大合并发生在银河系遥远的过去,在80亿至110亿年前。但新的研究强化了这一观点,即它是最近才出现的:不到30亿年前。

球状星团的图像

这是哈勃太空望远镜拍摄的球状星团NGC 2808的照片。它可能是盖亚香肠的旧核心。

这一对我们银河系历史的新见解来自欧空局的盖亚任务。盖亚号于2013年发射,目前正忙于绘制10亿个天文物体的地图,其中大部分是恒星。它反复测量它们,建立对它们位置和运动的精确测量。

发表在【皇家天文学会月报】上的一篇新论文介绍了这一发现。这本书的标题是「‘最后一次重大合并’的碎片是动态年轻的」。主要作者是阿拉巴马大学亨茨维尔分校物理学和天文学博士后研究员Thomas Donlon。Donlon多年来一直在研究银河系的合并,并发表了其他关于这一问题的工作。

每当另一个星系与银河系碰撞并融合时,就会留下褶皱。」皱纹显然不是一个科学术语。它是几种形态的总称,包括相空间折叠、焦散、人字形和壳层。

这些褶皱在银河系内的不同恒星群中移动,影响恒星在太空中的移动方式。通过非常精确地测量这些恒星的位置和速度,盖亚可以探测到褶皱,这是最后一次大合并的印记。

主要作者Donlon在一份新闻稿中说:「随着年龄的增长,我们的皱纹会越来越大,但我们的研究表明,银河系的情况恰恰相反。它有点像宇宙中的Benjamin Button,随着时间的推移,皱纹会变少。」。

「通过观察这些褶皱是如何随着时间的推移而消散的,我们可以追溯银河系上一次发生大碰撞的时间——事实证明,这比我们想象的晚了数十亿年。」

了解银河系最后一次大合并的努力涉及不同的证据。其中一个证据,连同褶皱,是恒星遵循高度偏心轨道的富含铁/氢的区域。

恒星的铁/氢比率是一种化学指纹,当天文学家发现一组具有相同指纹和相同轨道的恒星时,这就是共同起源的证据。这群恒星有时被称为「飞溅」飞溅中的恒星可能起源于富含铁/氢的祖先。它们有着奇怪的轨道,从周围环境中脱颖而出。天文学家认为,它们被加热,轨道发生了变化,这是合并的副产品。

对于所有的合并证据,有两种相互竞争的解释。

其中一种说法是,一个名为盖亚-索萨奇/恩克拉多斯(GSE)的祖矮星系在80亿至110亿年前与MW原盘相撞。另一种解释是,一种名为室女座径向合并(VRM)的事件是内晕中恒星的原因。那次碰撞发生在最近,不到30亿年前。

作者在论文中解释道:「这两种情况对局部相空间中的可观测结构做出了不同的预测,因为碎片的形态取决于其相混合的时间。」。

MW中的褶皱在2018年的Gaia数据中首次被发现,并在本文中介绍。

该研究的第一作者Teresa Antoja在2018年表示:「我们观察到了不同形态的形状,比如类似蜗牛壳的螺旋。由于欧洲航天局Gaia卫星带来的数据具有前所未有的精度,首次观察到了这些亚结构的存在。」。

但自2018年以来,Gaia发布了更多数据,并支持最近的合并场景,即处女座径向合并。这些数据表明,皱纹比早期的数据和基于此的研究表明的要普遍得多。

伦斯勒理工学院的合著者Heidi Jo Newberg说:「要想让恒星的皱纹像盖亚数据中显示的那样清晰,它们一定是在不到30亿年前加入我们的——比之前认为的至少晚了50亿年。」。

如果这些褶皱要古老得多,并且符合GSE合并的场景,那么它们将更难辨别。

「每当恒星在银河系中心来回摆动时,就会形成新的恒星褶皱。如果它们在80亿年前加入我们,那么在旁边就会有很多褶皱。」