【菜科解读】

银河系周围恒星褶皱光环的可视化。

资料uux.cn/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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

天文学家重建星系演化史

天文学家运用一种新型空间考古学技术，通过分析星系气体中的化学特征，重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源：MelissaWeiss／哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹，天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队，首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系，以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征，重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志，提出了一种强大的新方法，用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中，以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说，我们希望理解自身起源：银河系是如何形成的？我们今天呼吸的氧气又是如何产生的？ 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究，研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据，这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系，这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光，激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式，科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道，星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素，而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响，包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动，以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图，源自其光谱测光数据立方体，该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像，通过平衡B（蓝）、V（可见光）和R（红）波段的连续谱图像，近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像，从TYPHOON数据立方体中提取，中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见，这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量，勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线（氮、硫以及三种诊断线的合成图像）为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢：B.Madore，卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化，并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对，研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程，时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明，该星系的中心区域形成较早，并迅速富集了氧元素。

相比之下，外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚，很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近，非常令人兴奋，哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示，我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言，研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统，随后通过多次与较小邻近星系的并合，逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示，这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史，从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为，这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式，因为该项目中理论研究与观测工作各占一半，二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合，才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系，有助于科学家更深入地理解银河系的起源，并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗？凯利问道，它们的形成过程是否存在差异？它们现在的氧元素分布在哪里？我们的银河系在哪些方面有所不同，或者是否具有独特之处？这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

宇宙中的幽灵？为什么银河系会有1000亿颗流浪行星？

有些恒星系统只有一两颗行星，比如距离我们4.22光年的比邻星系，而有些恒星系统则拥有七八颗行星，就像我们的太阳系一样。

实际上，很少有孤零零的恒星系统存在。

因此，整个银河系中行星的数量要比恒星的数量多几倍，甚至可能达到了万亿级别。

在这万亿颗行星中，有一部分并不像地球一样围绕着恒星公转，而是属于流浪行星，终日在宇宙中漂泊。

在天文学中，恒星可以看作是行星的母亲。

以我们的太阳系为例，大约46亿年前，含有重元素的分子云坍塌形成了太阳。

在坍塌过程中，太阳产生了足够的引力，使得剩余的重元素逐渐聚集形成行星。

因此，可以说没有太阳就没有地球。

然而，并不是所有的行星都能留在它们所属的恒星系统中。

在新形成的恒星系统中，行星不仅受到恒星的引力影响，还受到周围行星的引力干扰。

根据天文学家进行的模拟研究，像太阳这样的多行星系统在演化过程中，早期至少会有一颗行星受到临近巨行星的引力弹射影响，被弹射到超过第三宇宙速度，成为一颗流浪行星，离开了原本的恒星系统。

除了被弹射出去的行星，还有一部分流浪行星是由于先天因素造成的，它们实际上应该被称为 褐矮星 ，属于失败的恒星。

在宇宙中，恒星的质量下限约为太阳质量的0.07倍，相当于70到80个木星的质量。

只有达到这个质量，恒星的核心区域才能产生足够的压力和温度，进而发生核聚变反应，成为真正的恒星。

然而，在宇宙中也存在一部分质量接近恒星临界点的行星，它们的质量大约为太阳质量的0.06倍或0.065倍，处于一个尴尬的位置，无法成为真正意义上的恒星。

虽然相对于行星而言，这些行星的质量非常大，但它们无法维持核聚变反应，无法产生持续的能量输出，因此被称为褐矮星。

褐矮星和行星之间的界限并不明确，这也是一个科学上的争议点。

一般来说，如果一个天体质量超过了13倍木星质量，它就能够在核心区域产生氘聚变反应，成为一颗真正的恒星。

而质量低于这个界限的天体被认为是褐矮星或者行星。

流浪行星和褐矮星的存在对我们理解宇宙中的天体演化和行星形成过程有着重要的意义。

它们的研究可以帮助我们了解恒星系统的形成和演化过程，以及行星在宇宙中的分布和运动规律。

流浪行星的存在也引发了人们对它们是否可能孕育生命的思考。

尽管流浪行星在宇宙中漂泊，没有稳定的恒星供应能量，但一些科学家认为，在一些特殊的条件下，流浪行星上可能存在适合生命存在的环境。

例如，如果流浪行星有足够的大气层和地下水资源，可能会形成一定的温度和压力条件，为生命的存在提供可能。

目前对于流浪行星上是否存在生命的问题，我们还没有明确的答案。

科学家仍在进行研究和探索，希望能够在未来的观测和实验证据中找到答案。

流浪行星是宇宙中真实存在的一类行星，它们由于各种原因离开了原本所属的恒星系统，漂泊于宇宙中。

它们的存在对我们深入了解宇宙中的行星系统和生命的起源具有重要意义，同时也激发了人们对宇宙中生命存在的想象和探索。