银河系的古代“建筑师”：沙克蒂和湿婆星系

天文学家发现了可能是银河系最早的两个组成部分：这两个星系被命名为"沙克蒂"（Shakti）和"湿婆"（Shiva），它们似乎是两个星系的残余物，这两个星系在120亿到130亿年前与银河系的早期版本合并，促成了银河系最初的成长。

银河系的可视化图像，其中 Khyati Malhan 和 Hans-Walter Rix 在盖亚 DR3 数据集中识别出的属于湿婆星和刹帝星的恒星用彩色点表示。湿婆星显示为绿色，刹帝星为粉色。某些区域完全没有绿色和粉红色标记并不意味着那里没有湿婆星和刹帝星，因为这项研究使用的数据集只涵盖银河系中的特定区域。资料来源：S. Payne-Wardenaar / K. Malhan / MPIA

这一新发现在天文学上相当于考古学家发现了从最初的定居点发展成今天的大型城市的痕迹。这需要将欧空局盖亚任务（Gaia mission）提供的近600万颗恒星的数据与SDSS巡天测量结果结合起来。研究结果发表在《天体物理学杂志》上。

我们的银河系的早期历史是一个由较小星系组成的星系，这就造就了相当大的建筑砌块。现在，马克斯-普朗克天文研究所的凯亚提-马尔汉和汉斯-瓦尔特-里克斯已经成功地确定了可能是最早的两个建筑砌块，它们今天仍然可以被确认为是最早的建筑砌块：原星系碎片，它们在120亿年到130亿年前，也就是宇宙星系形成时代的初期，与我们银河系的早期版本合并。

天文学家将这两个部分命名为"Shakti"（沙克蒂）和"Shiva"（湿婆），是通过将欧空局天体测量卫星"盖亚"的数据与SDSS巡天数据相结合而确定的。对于天文学家来说，这一结果相当于发现了一个最初的定居点的痕迹，而这个定居点后来发展成了今天的一座大城市。

追溯来自其他星系的恒星的起源

星系碰撞和合并时，有几个过程同时进行。每个星系都携带着自己的氢气库。碰撞时，这些氢气云会失去稳定，内部会形成无数新恒星。当然，进入的星系也已经有了自己的恒星，在合并过程中，星系中的恒星会混合在一起。从长远来看，这些"吸积恒星"也将成为新形成的合并星系的部分恒星群。一旦合并完成，要确定哪些恒星来自哪个前星系似乎就没有希望了。但事实上，至少有一些方法可以追溯恒星的祖先。

这种帮助来自基本物理学。当星系发生碰撞，它们的恒星群混合在一起时，大多数恒星都会保留非常基本的特性，这些特性与它们起源星系的速度和方向直接相关。来自同一合并前星系的恒星，其能量值和物理学家所说的角动量--与轨道运动或旋转有关的动量--都是相似的。对于在星系引力场中运动的恒星来说，能量和角动量都是守恒的：它们随着时间的推移而保持不变。寻找一大群能量和角动量值相似且不寻常的恒星--很有可能你会发现合并的残余物。

其他提示也有助于识别。与很久以前形成的恒星相比，最近形成的恒星含有更多的重元素，天文学家称之为"金属"。金属含量越低（"金属性"），说明恒星形成的时间越早。在试图识别 130 亿年前就已经存在的恒星时，应该寻找金属含量非常低（"贫金属"）的恒星。

大型数据集中的虚拟挖掘

将加入我们银河系的恒星识别为另一个星系的一部分，直到最近才成为可能。这需要大量高质量的数据集，分析时需要用巧妙的方法筛选数据，以便识别出搜索到的那类天体。这种数据集的出现只有几年时间。欧空局的天体测量卫星"盖亚"（Gaia）为这种大数据银河考古提供了理想的数据集。这颗卫星于2013年发射，在过去十年中产生了越来越精确的数据集，现在已经包含了银河系内近15亿颗恒星的位置、位置变化和距离。

盖亚数据彻底改变了对银河系恒星动态的研究，并已经发现了以前未知的子结构。其中包括所谓的盖亚恩克拉多斯/香肠流，它是银河系最近一次较大合并的残留物，发生在80亿至110亿年前。它还包括 2022 年发现的两个结构：马尔汉及其同事发现的蓬图斯流和里克斯及其同事发现的银河系"可怜的老心脏"。后者是在最初的合并过程中新形成的恒星群，在合并过程中形成了原银河系，并继续居住在银河系的中心区域。

沙克蒂和湿婆的痕迹

在这次搜索中，马尔汉和里克斯使用了盖亚数据和斯隆数字巡天（DR17）的详细恒星光谱。后者提供了有关恒星化学成分的详细信息。马尔汉说："我们观察到，对于一定范围内的贫金属恒星来说，恒星都拥挤在能量和角动量的两个特定组合周围"。

与这些地块中同样可见的"可怜的老心脏"相比，这两组志同道合的恒星具有相对较大的角动量，这与曾经是与银河系合并的独立星系一部分的恒星群是一致的。马尔汉将这两个结构命名为"沙克蒂"和"湿婆"，后者是印度教的主神之一，前者是一种女性宇宙力量，通常被描绘成湿婆的妃子。

它们的能量和角动量值，再加上与"可怜的老心脏"相同的整体低金属性，使得"刹帝"和"湿婆"成为银河系最早祖先的候选者。Rix说："Shakti和Shiva可能是我们银河系'可怜的老心脏'的最初两个补充，启动了银河系向大星系的成长"。

一些正在进行或将在未来几年内开始的巡天观测提供了相关的额外数据，包括光谱（SDSS-V，4MOST）和精确距离（LSST/鲁宾天文台），这些数据应该能让天文学家对"刹帝利"和"湿婆神"是否真的是银河系最早史前时代的一个缩影做出准确的判断。

编译自:ScitechDaily