恩多勒吉克斯(恩里克·卡斯特拉齐)

根据科学家的观测,大约在30-40亿年后,距离我们254万光年的仙女座星系将撞向银河系,这个星团中最大的两个星系将在宇宙中上演一场轰轰烈烈的天地碰撞。其实星系碰

根据科学家的观测,大约在30-40亿年后,距离我们254万光年的仙女座星系将撞向银河系,这个星团中最大的两个星系将在宇宙中上演一场轰轰烈烈的天地碰撞。

恩多勒吉克斯(恩里克·卡斯特拉齐)

其实星系碰撞是宇宙中很常见的事情。到目前为止,人类已经拍摄了宇宙中许多碰撞和合并的星系。甚至我们的银河系在过去的100亿年里也发生过多次碰撞。这些碰撞包括小卫星星系的吞并和巨大星系的合并。经过不断的碰撞,银河系演变成了今天的样子。

目前,科学家们已经对历史上一些严重的碰撞有了一些了解,例如:

盖亚-恩克拉多斯星系(又被称为盖亚-恩克拉多斯香肠),在大约90亿年前撞击银河系;海尔米星流,是银河系内的一个星流,来自于大约100亿年前的一次星系碰撞;红杉星系,是一个矮星系,在大约90亿年前被银河系吞并;人马座矮椭球星系:直径约为10000光年,是银河系的卫星星系之一,在最近几十亿年的时间里已经多次穿越银河系,最终将被银河系吞并。

在这些碰撞之前,110亿年前,银河系发生过一次剧烈的碰撞。那次碰撞彻底改变了银河系的形状和演化过程,对银河系后来的发展影响很大。这个撞击银河系的星系被称为克拉肯星系。

尽管科学家们推测了许多星系碰撞,但这并不意味着我们取得了重大突破。对于科学家来说,要拼凑出一个完整的星系碰撞史的拼图仍然是一项非常艰巨的任务。

仅仅是发现这些发生在几十亿甚至几十亿年前的事件并不容易。科学家之所以推测这样的碰撞事件,是因为银河系中的球状星团给出了证据。

球状星团恒星的密度非常高,通常包含10万颗甚至100万颗最古老的恒星,其中一些恒星的年龄比宇宙的年龄小不了多少,记录着最早期宇宙和星系的秘密。而且这些恒星一般形成于同一时期,来自同一原始星云和形成机制,非常统一。因此,科学家可以通过这些球状星团的化学成分来推断它们的起源和相关事件。

同时,通过分析银河系中约150个球状星团的运行模式和形状,也可以帮助科学家还原当时的过程。如今一些星团已经被撕裂成长长的星流,演化结果是科学家关注的焦点之一。

德国海德堡大学的天文学家J M Diederik Kruijssen和他的团队通过这些信息构建了迄今为止银河系中最完整的碰撞年表。为了完成这项研究,他们还借助人工神经网络进行模拟,将球状星团从形成到演化再到毁灭的完整演化周期缩减。

“将球状星团的特征与其宿主星系的合并历史联系起来的主要挑战之一是,星系的合并是一个极其复杂的过程,其中球状星团的轨道必须经历彻底的洗牌,”克鲁伊森说。我们对算法进行了上万次模拟测试,只用到了这些星系的球状星团。结果令人震惊的是,它如此精确地重建了模拟星系之间的碰撞。"

如果模拟算法是骨架,那么观察到的数据就是血和肉,两者结合才能让模拟过程活起来。得益于欧洲航天局Gaia卫星多年来对银河系制图的杰出贡献,Kruijssen等人获得了大量空时间的高精度详细信息。正是通过这些数据,科学家可以掌握银河系中大量天体的位置和运行数据,最终推动银河系中大量惊人的新发现。

在这项研究中,他们根据球状星团的运动特征对其进行了分类,因为相似的轨道很可能意味着相同的来源,即来自同一个星系碰撞。

当他们代入数据开始模拟时,一个令人惊讶的结果出现了:模拟结果与五次星系碰撞高度一致!

更令人惊讶的是,这项研究刷新了一些研究人员的认知,即克拉肯星系的碰撞远比想象的重要。

克鲁伊森指出:“与克拉肯星系的碰撞一定是银河系历史上最重要的合并。在此之前,人们一直认为约90亿年前的盖亚-土卫二香肠星系碰撞是最严重的碰撞。然而,110亿年前,克拉肯星系引发了一场碰撞。当时银河系的质量只有今天的四分之一。最终与克拉肯星系的碰撞一定会改变当时银河系的形状。”

此外,通过整个模拟过程获得的信息,克鲁伊森和他的团队建立了一个完整的星系碰撞年表,最大程度地还原了银河系经历的那些星系碰撞。在60-110亿年前的这段时间里,银河系与包含超过1亿颗恒星的星系发生了5次碰撞。拥有超过1000万颗恒星的相对较小的星系与银河系合并了总共15次。

最终银河系逐渐演化成今天的样子,而且还在迎来新的碰撞。每一次碰撞都不会像大家想象的那样发生在恒星之间,只会给银河系带来巨大的变化,增大银河系的体积,或许还会和我们的太阳系息息相关。

在未来,麦哲伦云作为银河系的卫星星系,很可能会被银河系吞并,然后我们的银河系会和仙女座星系发生碰撞,形成一个更大的椭圆星系。谁也不知道这个过程会发生什么。因此,科学家们也希望通过对过去的碰撞做更多的研究来预测可能的未来。

这也是克鲁伊森的下一步计划:“目前已经确认的原星系有五块。通过现有的和即将到来的望远镜,所有其他的碎片也可能会重见天日。”

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