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银河系的“家谱”揭示了神秘的克拉肯星系

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  一组天文学家通过人工神经网络模拟环绕银河系状星系运行的球状星团,利用数据和软件模拟出的银河系的五次星系合并。利用这些信息,天文学家们正在计划建立一个“家族树”来描述银河系的碰撞历史。

  

  银河系在其漫长的寿命中与其他多个星系相撞合并,但拼凑其历史却是一项艰巨的任务。

  一项对环绕银河系的密集星团的新分析为我们提供了最完整的银河合并历史。在这些数据中,有110亿年前发生的一个未知合并事件,它完全改变了我们银河系的形状。天文学家将这个归于银河系的星系命名为克拉肯星系。

  

  有争议的星团叫做球状星团,通常被认为是早期宇宙的“化石”。球状星团非常密集,大约由10万到100万颗古老的恒星组成,有些恒星的寿命几乎和宇宙本身一样古老。在任何球状星团中,它的所有恒星都从同一气体云中同时形成,这意味着我们可以利用它们的化学成分来确定它们的起源。

  

  但这只是谜题的一部分。银河系大约有150个球状星团,我们可以算出并重建它们的轨道运动,它们的当前形状(有些撕裂成长长的星流),也有助于拼凑它们的来源。

  

  这就是一组天文学家现在所做的,他们用人工神经网络来模拟围绕类银河系的球状星团。这些模拟叫做E-MOSAICS,可以模拟球状星团从形成到演化到破坏的整个寿命。

  德国海德堡大学的天文学家迪德里克·克鲁伊森说:“将球状星团的特性与其宿主星系合并历史联系起来的挑战一直存在,星系组装是一个极其混乱的过程,在此过程中,球状星团的轨道将完全重新洗牌。”

  “我们在模拟实验中对算法进行了数万次测试,并惊讶于它能仅使用球状星系群,就能够准确地重建模拟星系的合并历史。”

  

  下一步是为软件提供真实数据。近年来,盖亚卫星一直努力在在时空中绘制高精度和细节的银河系地图。这给了我们有关星系物体位置和运动最准确的数据,也让我们发现了银河系有趣的奥秘。

  利用盖亚数据,研究小组根据球状星团的轨道运动对其进行了分组。这是因为银河系周围轨道相似的星团被认为来自同一地方。也就是说,银河系在过去的某个时刻就存在了。

  

  (克鲁伊森等人,皇家天文学会月报,2020年)

  这些数据由团队的软件处理后,结果与五次星系碰撞非常吻合。

  其中四个星系都是已知的:盖亚恩科拉多斯星系,也叫盖亚香肠,大约在90亿年前被银河系吞噬;赫尔米星流,来自大约100亿年前的合并;红杉星系,大约90亿年前与银河系合并;还有射手座矮星系,它曾多次穿过银河系数十亿年。

  

  第五个事件是由最近发现的一组“低能量”球状星团拼凑而成的。根据该软件的分析,这些星团与该研究小组称作克拉肯星系的碰撞相匹配,虽然该属性以前未知但却是极为重要的存在。

  克鲁伊森说:“与克拉肯的碰撞一定是银河系有史以来最重要的合并。”

  “以前,人们认为最大的碰撞事件发生是和90亿年前的盖亚恩科拉多斯星系(又盖亚香肠)相撞。然而,与克拉肯的合并发生在110亿年前,当时银河系的重量减轻了四倍。因此,与克拉肯的碰撞一定真正改变了银河系当时的样子。”

  

  利用这些信息,研究小组整理了一份“家族树”,描述了银河系最新的碰撞历史——与包含1亿颗恒星的星系发生了五次重大碰撞,这些碰撞发生在60亿至110亿年前;还有大约15项较小的与包含超过1000万颗恒星的星系合并的事件。

  这份“家族树”应该成为持续和未来的努力的基础,以了解改变银河历史的史诗事件。

  克鲁伊森说:“现已鉴定出五个以上的原始星系碎片,借助已有的望远镜和即将推出的望远镜,应该有可能找到所有的星系。”

  该研究已发表在《皇家天文学会月刊》上

  作者: MICHELLE STARR

  FY: 小蜜蜂

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