An illustration of two galaxies in the midst of a collision against a dark, star-filled background.  The collision takes up the middle third of the illustration. On the right, a larger galaxy is viewed at an angle from 11 ou2019clock to 4 ou2019clock, with a white-yellow core surrounded by mottled brown dust lanes and faint bluish spiral arms. To the left, a smaller, bright blue-white galaxy is stretched into a curved, hook-like shape as gravity distorts it. A broad, glowing bridge of pale blue gas and stars extends off the galaxy at the left, while wispy streams extend above and below the larger galaxy at the right. The words u201cArtistu2019s Conceptu201d appear in the lower left corner.
An illustration of two galaxies in the midst of a collision against a dark, star-filled background. The collision takes up the middle third of the illustration. On the right, a larger galaxy is viewed at an angle from 11 ou2019clock to 4 ou2019clock, with a white-yellow core surrounded by mottled brown dust lanes and faint bluish spiral arms. To the left, a smaller, bright blue-white galaxy is stretched into a curved, hook-like shape as gravity distorts it. A broad, glowing bridge of pale blue gas and stars extends off the galaxy at the left, while wispy streams extend above and below the larger galaxy at the right. The words u201cArtistu2019s Conceptu201d appear in the lower left corner. · 点击图片查看原图
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哈勃空间望远镜解开了银河系早期的并合之谜
哈勃空间望远镜解开了银河系早期的并合之谜
哈勃空间望远镜解开了银河系早期的并合之谜
哈勃空间望远镜解开了银河系早期的并合之谜

内容提要
美国国家航天局(NASA)的哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)发现了银河系(Milky Way)早期演化阶段发生星系并合(galaxy merging)的明确证据。这一发现将我们对银河系历史的认知向前推进了18亿年。

原文全文译文

我们的家园银河系(Milky Way galaxy),其现今的规模部分归功于对较小星系的吞噬。如今,来自美国国家航天局(NASA)的哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)的新数据,为矮星系(dwarf galaxy)在银河系演化早期阶段与银河系发生星系并合(galaxy merging)提供了明确证据。这一发现将我们对银河系历史的认知向前推进了18亿年。

研究结果发表在周一的《天体物理和空间科学》(Astrophysics and Space Science)期刊上。

今天的银河系是一个巨大的旋涡星系(spiral galaxy),拥有数千亿颗恒星(star)。然而,我们的星系并非一直如此庞大;它通过气体云(gas cloud)形成新生星(new star),并经由并合过程收集来自其他星系的恒星、气体和暗物质(dark matter),从而不断壮大。

银河系历史上最近的一次大规模并合发生在人马座(Sagittarius)矮星系身上,该过程始于60多亿年前,至今仍在持续。回溯到更遥远的过去,研究人员了解到,银河系在100亿年前吞噬了另一个名为盖亚-香肠-土卫二(Gaia-Sausage-Enceladus)的矮星系。这次古老的并合极大地影响了银河系恒星盘的结构。在此期间,还发生过其他规模较小的并合事件。

但银河系的历史并未止步于此。观测和模拟都表明,在这两次并合之前还发生过另一次大规模并合,尽管关于该事件的具体细节一直存在激烈争论。现在,哈勃空间望远镜发现了约118亿年前,即大爆炸后仅20亿年发生的一次更早并合的明确证据。

“我们的家园是银河系,但我们并不了解这座‘房子’是如何建造的,”意大利天体物理和空间科学天文台(Astrophysics and Space Science Observatory)的首席作者Davide Massari说。“在这篇论文中,我们发现了第一批重要的‘砖块’来自何处:一个我们称之为LKH的矮星系。”

宇宙考古遗址

大规模的天文巡天以及来自欧洲空间局(European Space Agency,ESA)的盖亚(Gaia)任务等航天器的精密数据,在拼凑银河系历史方面发挥了重要作用。科学家试图回溯的银河系历史越久远,判断当时发生了什么就越困难。当银河系还处于幼年期时,它的体积更小,与它发生碰撞的星系规模也更为接近。当时的环境也更加混乱,并合的痕迹很可能在数十亿年的时间里被抹去了。

哈勃空间望远镜正是深入到了这段晦暗的过去。研究人员利用哈勃空间望远镜研究了银河系的一些球状星团(globular cluster):即由数万到数百万颗恒星组成的巨大、近乎球形的集合体。球状星团包含着银河系中一些最古老的恒星,它们可以作为宇宙考古遗址,保存着银河系从其他星系中收集来的恒星。

“得益于哈勃空间望远镜的高分辨率(high resolution)和深度成像,我们能够以空前的精度测量这些星团的年龄和金属含量,”意大利博洛尼亚大学的研究合著者Chiara Zerbinati说。“结合盖亚任务的测量数据,这使得区分出一群不同于其他星团的球状星团成为可能。这些星团诞生于LKH,它们告诉了我们那个星系何时被我们的星系吞噬,以及它的质量有多大。”

研究团队分析了哈勃空间望远镜对银河系内部20000光年(light year)范围内39个球状星团的观测结果,这里应当保存着最古老并合的证据。他们预计该样本中既包含在年轻银河系内形成的球状星团,也包含约100亿年前从盖亚-香肠-土卫二矮星系中收集的星团。

利用哈勃空间望远镜的灵敏观测来确定每个星团的精确年龄及其相关的金属丰度(abundance of element)——即比氦重的元素丰度——他们确定在银河系内部区域存在第三类球状星团。研究团队发现,无论金属含量如何,这些星团都比盖亚-香肠-土卫二并合事件中收集的星团更古老,但比在银河系内诞生的星团更年轻。因此,这些星团来自一次独立且更早的并合——在这次并合中,银河系吸收了一个矮星系,其恒星质量约为太阳质量的5亿倍,占当时银河系质量的很大一部分。他们将这个矮星系命名为Low-energy-Kraken-Heracles,简称LKH,以纪念三篇早期支持银河系历史早期并合观点的研究论文。

在银河系形成初期发生如此大规模的并合,对我们星系的演化具有深远的影响。

“过去的一些研究认为,银河系演化的最早阶段仅由银河系内诞生的恒星所定义,”Massari说。“在这里,我们证明了在河外星系(external galaxy)中诞生的恒星也必须被纳入考量。”

研究团队计划继续通过研究球状星团来揭开银河系的历史,旨在刻画银河系在整个宇宙历史中经历的所有大规模并合事件。

“哈勃空间望远镜正在观测以前从未研究过的球状星团,这将帮助我们刻画银河系历史上那些久远的并合事件,”西班牙维戈大学和拉古纳大学的合著者Fernando Aguado-Agelet说。

哈勃空间望远镜已经运行了三十多年,并不断做出突破性的发现,塑造着我们对宇宙(universe)的基本认知。哈勃空间望远镜是美国国家航天局(NASA)与欧洲空间局(ESA)之间的一项国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航天局戈达德航天中心(Goddard Space Flight Center)负责管理该望远镜和任务运行。洛克希德·马丁空间公司也为戈达德航天中心的任务运行提供支持。位于巴尔的摩的空间望远镜研究所(Space Telescope Science Institute),由大学天文研究联合组织(Association of Universities for Research in Astronomy)运营,为美国国家航天局执行哈勃空间望远镜的科学运行工作。

分类:星系 · 航天任务

来源与许可

原文来自公共领域来源;译文由机器生成,请以原文为准。 原始页面