银河系可能在地球的一生中与巨大的东西相撞

银河系之所以如此巨大,是因为与其他星系的碰撞和合并。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,即大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。他们的命运很可能已经注定,他们将被吸收到我们的银河系中。

研究人员认为,上一次重大合并发生在银河系遥远的过去,大约在80亿到110亿年前。但新的研究放大了这样一种观点,即它是最近才出现的:不到30亿年前。

这是哈勃太空望远镜拍摄的球状星团NGC 2808的图像。它可能是盖亚香肠的旧核心。(美国宇航局、欧空局、A. Sarajedini(佛罗里达大学)和 G. Piotto(帕多瓦大学(帕多瓦))

这种对我们银河系历史的新见解来自于欧空局的盖亚任务.盖亚于2013年发射升空,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,精确测量它们的位置和运动。

一篇新论文发表在英国皇家天文学会月刊介绍研究结果。它的标题是”“上一次重大合并”的残骸是动态的年轻。“ 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托马斯·唐隆。Donlon 多年来一直在研究银河系的合并,并且已经发表其他著作关于此事。

每当另一个星系与银河系碰撞并合并时,它都会留下皱纹。“皱纹”显然不是一个科学术语。它是几种形态的总称,包括相空间褶皱、焦散、V 形和壳。

这些褶皱穿过银河系内的不同恒星群,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,这是最后一次重大合并的印记。

“随着年龄的增长,我们的皱纹会越来越多,但我们的工作表明,银河系的情况恰恰相反。这是一种宇宙的本杰明·巴顿(Benjamin Button),随着时间的推移,皱纹会越来越少,“主要作者Donlon在一份新闻稿中说。

“通过观察这些皱纹如何随着时间的推移而消散,我们可以追踪银河系何时经历了最后一次大崩溃 - 事实证明,这比我们想象的要晚数十亿年。

理解银河系(MW)最后一次重大合并的努力涉及不同的证据。除了皱纹之外,其中一个证据是富含Fe / H的区域,恒星遵循高度偏心的轨道。

恒星的Fe/H比是一种化学指纹,当天文学家发现一组具有相同指纹和相同轨道的恒星时,这是共同起源的证据。这组恒星有时被称为“飞溅”。飞溅中的恒星可能起源于富含Fe/H的祖先。它们有奇怪的轨道,从周围环境中脱颖而出。天文学家认为它们被加热,它们的轨道被改变,这是合并的副产品。

对于所有合并证据,有两种相互矛盾的解释。

有人说,一个祖矮星系名为盖亚香肠/土卫二(GSE)在80亿到110亿年前与MW原盘相撞。另一种解释是,一个名为处女座径向合并(VRM)负责内晕中的恒星。那次碰撞发生在不到30亿年前。

“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它必须进行相混合的时间,”作者在他们的论文中解释道。

MW中的褶皱于2018年在Gaia数据中首次被发现,并出现在本文.

“我们观察到了具有不同形态的形状,例如类似于蜗牛壳的螺旋。由于欧洲航天局(ESA)盖亚卫星带来的数据具有前所未有的精确度,因此首次观察到了这些子结构的存在“,该研究的第一作者Teresa Antoja在2018年说。

但自2018年以来,盖亚发布了更多的数据,它支持了最近的合并方案,即处女座径向合并。该数据表明,皱纹比早期数据和基于它的研究表明的要普遍得多。

“为了让恒星的褶皱像盖亚数据中出现的那样清晰,它们必须在不到30亿年前加入我们 - 至少比以前认为的晚了50亿年,”来自伦斯勒理工学院的合著者Heidi Jo Newberg说。

如果皱纹更古老并且符合GSE合并方案,它们将更难辨别。

“每当恒星在银河系中心来回摆动时,就会形成新的恒星皱纹。如果它们在80亿年前加入我们,那么彼此相邻的皱纹将如此之多,以至于我们将不再将它们视为单独的特征,“纽伯格说。

这并不意味着没有证据证明更古老的GSE合并。一些暗示古代合并的恒星可能来自最近的VRM合并,而一些可能仍然与GSE合并有关。

要弄清楚这一点很有挑战性,而模拟起着重要作用。在以前的工作和这项工作中,研究人员进行了多次模拟,以了解他们如何匹配证据。

“我们的目标是确定自局部相空间褶皱的祖先与MW盘碰撞以来已经过去的时间,”作者在他们的论文中写道。

“通过这些模拟合并,我们可以看到皱纹的形状和数量如何随时间变化。这使我们能够确定模拟最符合我们今天在银河系的真实盖亚数据中看到的确切时间 - 我们在这项新研究中也使用了这种方法,“托马斯说。

“通过这样做,我们发现这些皱纹可能是由大约27亿年前一个矮星系与银河系相撞引起的。我们将这一事件命名为处女座径向合并。这些结果和名称来自一个2019年的先前研究.

随着盖亚每次发布都会提供更多的数据,天文学家正在更好地了解合并的证据。越来越明显的是,MW有着复杂的历史。

VRM可能涉及多个实体。它可能在同一时间将一整组矮星系和星团带入MW。随着天文学家更详细地研究MW的合并历史,他们希望确定这些天体中哪些来自最近的VRM,哪些来自古老的GSE。

“目前,银河系的历史正在不断被改写,这在很大程度上要归功于盖亚的新数据,”托马斯补充道。“我们对银河系过去的了解与十年前相比发生了巨大变化,我认为我们对这些合并的理解将继续迅速变化。

“这一发现改善了我们对塑造银河系的许多复杂事件的了解,帮助我们更好地了解星系是如何形成和形成的 - 特别是我们的家乡星系,”欧空局盖亚项目科学家Timo Prusti说。

本文最初发表于今天的宇宙.阅读原文.

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