盖亚观测发现改变银河系的主要碰撞

一个由国际天文学家组成的团队发现了银河系和一个被称为“香肠”星系之间古老而戏剧性的正面碰撞。天文学家在一系列新论文中报告说：宇宙碰撞是银河系早期历史上的一个决定性事件，它重塑了银河系的结构，形成了它内隆起和外晕。天文学家提出，大约80亿到100亿年前，一个未知的矮星系撞击银河系。小矮星系没能幸免于撞击：它很快就解体了，残骸现在就在我们身边。剑桥大学(University of Cambridge)的Vasily Belokurov和纽约市Flatiron研究所(Flatiron Institute)的计算天体物理学中心(Center for computing Astrophysics)说：撞击把矮星系撕成碎片，让它的恒星沿着非常径向的轨道运行，这些恒星像针一样又长又窄。

关于银河系和小香肠星系之间的碰撞的印象大约在80亿到100亿年前，这个古老的相遇的记录仍然保存在恒星的速度和化学上。图片：V. Belokurov (Cambridge, UK); Based on image by ESO/Juan Carlos Muoz

这些恒星的路径带着它们“非常靠近银河系中心”。这个迹象表明矮星系进入了一个非常古怪的轨道，它的命运是封闭的。《皇家天文学会月报》、《天体物理学杂志快报》和arXiv上的新论文概述了这一非凡事件的显著特征。其中几篇论文由剑桥研究生GyuChul Myeong领导。他和同事使用了欧洲航天局盖亚卫星的数据。这艘宇宙飞船一直在绘制银河系恒星含量的地图，记录着恒星在银河系中运行的旅程。多亏了盖亚，天文学家现在以前所未有的准确度知道了我们的天体邻居的位置和轨迹。来自剑桥的Wyn Evans解释道，星系合并后的恒星路径为他们赢得了“盖亚香肠”的绰号。

画出了恒星的速度，香肠的形状就在我们面前跳了出来。当较小的星系解体时，它的恒星会被抛到非常径向的轨道上。这些香肠星是银河系最后一次大合并的结果银河系继续与其他星系发生碰撞，比如弱小的人马座矮星系。然而香肠星系要大得多。它在气体、恒星和暗物质中的总质量是太阳质量的100多亿倍。当香肠撞进年轻的银河时，它的穿透力轨迹造成了很多伤害。银河系的圆盘很可能在撞击后膨胀甚至断裂，需要重新生成。香肠碎片散落在银河系的内部，形成了星系中心的“凸起”和周围“恒星晕”。

当观察银河系中恒星速度的分布时，香肠星系的恒星形成了一个典型的香肠形状。这种独特的形状是由恒星强烈的径向运动引起的。由于太阳位于这个巨大的恒星云中心，这种分布不包括目前正在向星系中心u型转变的慢下来恒星。图片：V. Belokurov (Cambridge, UK) and Gaia/ESA

萨里大学的丹尼斯·埃尔卡尔说，对星系混搭的数值模拟可以再现这些特性。在埃尔卡尔和同事的模拟实验中，香肠星系的恒星进入了拉伸的轨道。不断增长的银河系圆盘进一步拉长了轨道，在碰撞后，它膨胀并变得更厚。杜伦大学的阿里斯·迪阿森说：星系重塑的证据是在从矮星系继承下来的恒星的路径上看到的。香肠之星在离银河系中心的距离上都在旋转。这些u -turn导致银河系恒星晕的密度在恒星翻转方向时急剧下降。这一发现对迪森来说尤其令人高兴，他在近五年前就预测了这个轨道堆积。这项新研究首先解释了恒星是如何落入如此狭窄的轨道。

这项新的研究还发现了至少8颗大的球状星团，它们被称为球状星团，它们是由香肠星系带进银河系的。小星系通常没有自己的球状星团，所以香肠星系一定足够大，可以容纳一群星团。卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的谢尔盖·科波索夫(Sergey Koposov)说：虽然在银河系的整个生命周期中，有许多矮卫星坠入银河系，但这是其中最大的一颗。他对香肠恒星和球状星团的运动学进行了详细研究。

博科园-科学科普｜参考期刊：天文物理快报，皇家天文学会月报｜来自：西蒙斯基金会