重建銀河系完整合併族譜:歷史上至少有過 5 次大規模合併
我們的銀河系包含了 1,000~4,000 億顆恆星,但這並非天生,而是透過後天不斷合併才得以壯大。在過去 120 億年中,銀河系至少發生過 12 次碰撞,而前 2 年有研究指出,銀河系是在約 80 億年前與香腸星系碰撞後改變結構,但最新一篇研究表示,真正改變銀河系的史上最大碰撞對象,來自更久以前的 Kraken 星系。
球狀星團通常被認為是遺留自早期宇宙的「化石」,它們含有 10~100 萬顆非常古老的恆星,有些恆星壽命幾乎相當於宇宙本身,且在所有球狀星團中,恆星都是從同一氣體雲中同時誕生,這說明我們可以利用它們的化學成分來確認起源;如果重建球狀星團的軌道運動、當前形狀(有些被撕成長長的恆星流),也可以確認這些星團的原星系含有多少顆恆星,也能知道銀河系到目前為止發生過幾次重大碰撞。
根據蓋亞太空望遠鏡(Gaia)和史隆數位巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)的數據,大約 80~100 億年前,名為蓋亞香腸的矮星系(又稱香腸星系、蓋亞-埃克斯拉德斯香腸)被銀河系吞併,為銀河系添加了至少 8 個球狀星團與 500 億倍太陽質量的恆星、氣體、暗物質等。
然而銀河系內大約有 150 個球狀星團,每一次與小星系的合併都會或多或少改變銀河系的形狀、大小及軌跡,為了重建完整的銀河系合併史,德國海德堡大學團隊開發一種 AI 演算法,透過電腦模擬分析銀河系中所有球狀星團,發現 100 億年前至少有 5 次大規模合併(涉及上億顆恆星),除了上述香腸星系外,還有 Helmi 星流、Sequoia 星系、人馬座矮橢球星系(Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy),以及一個未曾被發現的 Kraken 星系。
根據模擬結果,銀河系史上最大、最古老的碰撞對象應該是 110 億年前的 Kraken 星系,當時銀河系質量比今天還要小 4 倍,而該次合併幫銀河系添加了 13 個球狀星團。
除此之外,可能還有 15 個涉及千萬顆恆星的較小型合併事件,它們的殘餘物還有待望遠鏡搜尋證據。下一場已知的大規模合併,可能就是 40 億年後與仙女座星系的碰撞了,最終兩個星系將合併為一個更大的橢圓星系。新論文發表在《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。
'Family Tree' of The Milky Way Reveals The Fate of The Mysterious Kraken Galaxy
Newfound 'Kraken merger' may have been the biggest collision in Milky Way's history
(首圖來源:英國皇家天文學會)