研究人员发现了银河系最早的两个组成部分

导读 我们的家乡银河系的早期历史是由较小的星系连接而成的,从而形成相当大的构建块。现在,马克斯·普朗克天文学研究所的卡亚蒂·马尔汉和汉斯...

我们的家乡银河系的早期历史是由较小的星系连接而成的,从而形成相当大的构建块。现在,马克斯·普朗克天文学研究所的卡亚蒂·马尔汉和汉斯·沃尔特·里克斯已经成功地确定了两个至今仍被认为是最早的组成部分:与我们的早期版本合并的原银河系碎片。 12 至 130 亿年前的银河系,处于宇宙星系形成时代的最初阶段。天文学家将这些成分命名为 Shakti 和 Shiva,是通过将欧空局天体测量卫星盖亚 (Gaia) 的数据与 SDSS 巡天数据相结合来识别的。对于天文学家来说,其结果相当于发现了最初的定居点后来发展成为当今大城市的痕迹。

追踪来自其他星系的恒星的起源

当星系碰撞和合并时,多个过程同时发生。每个星系都携带着自己的氢气库。碰撞后,这些氢气云变得不稳定,内部形成了许多新恒星。当然,即将到来的星系也已经拥有自己的恒星,并且在合并中,来自星系的恒星将会混合在一起。从长远来看,这种“吸积恒星”也将占新形成的合并星系的一些恒星种群。一旦合并完成,确定哪些恒星来自哪个前身星系似乎是无望的。但事实上,至少存在一些追溯恒星祖先的方法。

帮助来自基础物理学。当星系碰撞且恒星族群混合时,大多数恒星保留了非常基本的特性,这些特性与它们起源的星系的速度和方向直接相关。来自同一合并前星系的恒星在能量和物理学家所说的角动量(与轨道运动或旋转相关的动量)方面具有相似的值。对于在星系引力场中移动的恒星,能量和角动量都是守恒的:它们随着时间的推移保持不变。寻找具有相似的、不寻常的能量和角动量值的大群恒星——很可能,你可能会发现合并残余物。

附加指示可以帮助识别。与很久以前形成的恒星相比,最近形成的恒星含有更多更重的元素,天文学家称之为“金属”。金属含量(“金属丰度”)越低,恒星形成的时间可能越早。当试图识别 130 亿年前就已经存在的恒星时,人们应该寻找金属含量非常低(“贫金属”)的恒星。

大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。它需要大量、高质量的数据集,分析涉及以巧妙的方式筛选数据,以识别搜索的对象类别。这种数据集只有几年的时间。欧空局天体测量卫星盖亚为这种大数据银河考古提供了理想的数据集。它于 2013 年推出,在过去十年中产生了越来越准确的数据集,其中目前包括银河系内近 15 亿颗恒星的位置、位置变化和距离。

盖亚数据彻底改变了我们银河系恒星动力学的研究,并已经导致了以前未知的子结构的发现。这包括所谓的盖亚恩克拉多斯/香肠流,它是我们的家乡星系在 8 到 110 亿年前经历的最近一次较大合并的残余物。它还包括 2022 年确定的两个结构:Malhan 及其同事确定的本都流和 Rix 及其同事确定的银河系“可怜的老心脏”。后者是在创建原银河系的最初合并过程中新形成的恒星群,并继续居住在我们银河系的中心区域。

萨克蒂和湿婆的踪迹

在目前的搜索中,马尔汉和里克斯使用了盖亚数据与斯隆数字巡天(DR17)的详细恒星光谱相结合。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,对于一定范围的贫金属恒星,恒星聚集在能量和角动量的两种特定组合周围。”

与这些图中也可见的“可怜的老心”相反,两组志趣相投的恒星具有相对较大的角动量,这与属于与银河系合并的独立星系的恒星群一致。方式。马尔汉将这两个结构命名为沙克蒂(Shakti)和湿婆(Shiva),后者是印度教的主要神灵之一,前者是女性宇宙力量,通常被描绘成湿婆的配偶。

它们的能量和角动量值,加上它们与“可怜的老心脏”相当的整体低金属丰度,使萨克蒂和湿婆成为我们银河系最早祖先的良好候选者。里克斯说:“夏克蒂和湿婆可能是我们银河系&luo;可怜的老心脏&ruo;的前两个新成员,开始其向大星系的发展。”

几项调查要么已经在进行中,要么将在未来几年内开始,有望提供相关的额外数据,包括光谱(SDSS-V、4MOST)和精确距离(LSST/鲁宾天文台),应该使天文学家能够做出坚定的决定夏克蒂和湿婆是否确实是我们银河系最早史前史的一瞥。

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