盖亚：银河系最后一次大碰撞发生在最近

送烟激钟

银河系周围恒星“褶皱”光环的可视化。资料来源：Halo恒星：欧空局/盖亚/DPAC，T Donlon等人2024；背景银河系和麦哲伦星云：Stefan Payne Wardenaar

据欧洲航天局：我们的星系一生中曾与许多其他星系相撞。欧空局的盖亚太空望远镜现在揭示，最近的一次撞击发生在比我们想象的晚数十亿年的地方。

随着时间的推移，随着其他星系接近、碰撞、撕裂和被我们的星系吞噬，银河系也在成长。每一次碰撞都会引发褶皱，这些褶皱仍然会波及不同的恒星家族，影响它们在太空中的移动和行为。

盖亚的目标之一是通过研究这些褶皱来揭示我们银河系的历史——它通过精确定位我们银河系附近超过10万颗恒星的位置和运动来做到这一点，这只是它观察到的大约20亿个来源中的一小部分。

美国亨茨维尔伦斯勒理工学院和阿拉巴马大学的Thomas Donlon是发表在《皇家天文学会月报》上的Gaia新研究的主要作者，他说：“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，皱纹会减少。”。

“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。”

这些银河系的褶皱是盖亚在2018年才发现的。这项研究首次通过将观测结果与宇宙学模拟进行比较，准确地确定了产生褶皱的碰撞时间。

奇怪的动作

银河系的光环中有一大群轨道不同寻常的恒星，其中许多被认为是在天文学家称之为“最后一次大合并”的事件中被我们的星系吸收的。顾名思义，这是我们的星系最后一次与另一个星系发生重大碰撞，该星系被认为是一个大质量的矮星系，在银河系中充满了经过非常靠近银河系中心的恒星。

科学家们将这次合并确定为80亿至110亿年前，当时银河系还处于婴儿期，被称为盖亚-索萨奇-恩克拉多斯（GSE）。但盖亚的数据——作为2022年望远镜数据发布3的一部分发布——现在表明，另一次合并可能带来了异常移动的恒星。

同样来自伦斯勒理工学院的合著者Heidi Jo Newberg补充道：“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。”。

“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，就会有很多褶皱紧挨着，我们将不再将它们视为单独的特征。”

这一发现表明，这些恒星不是起源于古老的GSE合并，而是来自不到30亿年前发生的最近一次被称为室女座径向合并的事件。

重写历史

有证据表明GSE的合并发生在银河系的历史上。然而，最近的工作质疑，是否真的需要一次大规模的古代合并来解释我们今天看到的银河系的性质，以及是否所有最初与GSE相关的恒星都来自同一次合并事件。

2020年，托马斯领导了一项研究，确定了银河系中恒星的褶皱，并将其与不同可能合并的模拟进行了比较。

托马斯说：“我们可以通过这些模拟合并来观察皱纹的形状和数量是如何随着时间的推移而变化的。这让我们能够准确地确定模拟与我们今天在银河系真实盖亚数据中看到的最匹配的确切时间——我们在这项新研究中也使用了这种方法。”。

“通过这样做，我们发现褶皱很可能是由大约27亿年前一个矮星系与银河系碰撞引起的。我们将这一事件命名为室女座径向合并。”

从那时起，托马斯和他的同事们进一步探索了这种合并，慢慢完善了这样一种观点，即银河系内晕中许多奇怪移动的恒星和碎片是从比GSE更近的星系碰撞中输送到我们的星系的。他们还澄清了最初与GSE相关的恒星可能起源于多次合并，其中一些是古老的。

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

“这一结果——银河系的很大一部分是在过去几十亿年内才加入我们的——与天文学家迄今为止的想法相比是一个巨大的变化。许多关于银河系如何生长的流行模型和想法都认为，最近与这种质量的矮星系发生正面碰撞是非常罕见的。”

室女座径向合并很可能带来了一系列其他小矮星系和星团，这些星系和星团都会在大约同一时间加入银河系。未来的探索将揭示这些以前被认为与古代GSE有关的较小天体中，哪些实际上与最近的室女座径向合并有关。

令人难以置信的协作

这一发现加入了盖亚的一系列结果，这些结果正在改写我们宇宙家园的历史。该太空望远镜位于探索我们天空中无数恒星的独特位置，并汇编了迄今为止约15亿颗恒星的位置、距离和运动的无与伦比的数据集。

欧空局Gaia项目科学家Timo Prusti表示：“Gaia是一项极具成效的任务，它正在改变我们对宇宙的看法。”。“之所以能取得这样的结果，是因为欧洲及其他地区大量科学家和工程师之间令人难以置信的团队合作。”

“这一发现改进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塑造的，尤其是我们的家乡星系。”