銀河系偷走這些星星？還是把它們踢出了銀河系？

科技 03-04

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【博科園-科學科普】儘管經過了數千年的研究和觀察，天文學家仍然不知道銀河系。目前天文學家估計它的直徑有10萬到18萬光年，由100到4000億顆恆星組成。此外幾十年來，關於我們星系的結構是如何在數十億年的過程中演化的問題，一直存在著尚未解決的問題。

銀河系與一個矮星系的潮汐相互作用攝動，正如n體模擬所預測的那樣。所觀察到的星盤上方和下方的位置，用來測試攝動情況。圖片版權：T. Mueller/C. Laporte/NASA/JPL-Caletch

例如天文學家長期以來一直懷疑銀河系的光環來自於銀河系的扁平圓盤上方和下方軌道上的恆星的巨大結構，它們是由與銀河系合併的較小星系留下的碎片形成的。但是根據國際天文學家小組的一項新研究，這些恆星似乎起源於銀河系，但隨後被踢出。

這項研究最近發表在《自然》雜誌上，標題是「兩種化學性質相似的恆星密度在星系盤的相對面上」。這項研究由馬克斯·普朗克天文研究所的研究員Margia Bergmann領導，包括來自澳大利亞國立大學、加州理工學院和多所大學的成員。

圖片版權：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

研究小組依靠WM凱克天文台的數據來確定星系暈中14顆恆星的化學丰度模式。這些恆星位於兩種不同的光環結構中 - 三角座 - 仙女座（Tri-And）和A13恆星的過度密度 - 在銀河光碟的上下14000光年。正如Bergemann在Keck天文台的新聞稿中解釋的：化學元素丰度分析是一項非常強大的測試，它允許以一種類似於DNA匹配的方式來識別恆星的母體。不同的「父母群體」，如銀河系的圓盤或光暈，矮衛星星系或球狀星團，已知有截然不同的化學成分。所以一旦我們知道了恆星是由什麼組成的就能馬上把它們和它們的「父母」聯繫起來。

該小組還利用歐洲南方天文台的超大望遠鏡(VLT)在智利獲得了一個額外的光譜。通過比較這些恆星的化學成分與在其他宇宙結構中發現的化學成分，科學家們注意到化學成分幾乎是相同的。它們不僅在研究中處於相似的範圍內，而且與在銀河系外圓盤中發現的恆星的豐富模式密切相關。

銀河系的計算機模型及其較小的鄰居，人馬座矮星系。圖片版權：Tollerud, Purcell and Bullock/UC Irvine

由此他們得出結論，星系暈中的恆星群是在銀河系中形成的，但隨後又被遷移到星系盤上方和下方的位置。這種現象被稱為「銀河驅逐」，當一個巨大的矮星系穿過銀河盤面時，結構被推下了銀河系的平面。這一過程會引起從盤中射出恆星的振蕩，無論在哪個矮星系移動。

Bergemann補充說：振動可以與樂器中的聲波相比較，我們把這種現象稱為銀河系「半乳突」(galacto地震學)中的「鈴聲」，這一現象在幾十年前就已經被預測到了。我們現在有了最清晰的證據來證明我們的星系的圓盤在到目前為止所得到的振蕩！這些觀測是由於凱克望遠鏡的高解析度階梯光譜儀(僱傭)而得以實現的。

正如加州理工學院(Caltech)的凱特范紐斯(Kate Van Nuys)教授、該研究的合著者朱迪科恩(Judy Cohen)所解釋的：高通量和高光譜解析度對於觀測銀河系外圍恆星的成功至關重要。另一個關鍵因素是凱克天文台的平穩運行，良好的指針和平滑的操作使你能在短短几個晚上的觀察中獲得更多恆星的光譜。這項研究的光譜是在凱克時間的一個晚上得到的，它顯示了即使是一個夜晚也有多麼的有價值。

360度全景視野的銀河(由照片拼接成）圖片版權：ESO/S. Brunier

這些發現令人興奮，有兩個原因。一方面證明了暈輪恆星可能起源於銀河思維盤——銀河系的一個較年輕的部分。另一方面證明了銀河系的圓盤和它的動力學要比之前想像的複雜得多。作為拉瓜迪亞社區大學/城市大學的艾莉森·謝菲爾德，以及該論文的合著者，他說：我們發現在銀河系中，一群恆星被重新安置到遙遠的銀河系中——被入侵的衛星星系「踢出」，這可能是相當普遍的。類似的化學模式也可能存在於其他星系中，這表明了這一動態過程的潛在的銀河系普遍性。

作為下一步，天文學家計劃分析其他恆星的光譜，以及A13的密度，以及其他恆星結構中的恆星遠離圓盤的情況。他們還計劃確定這些恆星的質量和年齡，這樣他們就可以限制這個星系驅逐事件發生時的時間限制。最後，似乎另一個長期以來關於星系演化的假設得到了更新。結合正在進行的探索星系核的努力——看它們的超大質量黑洞和恆星形成是如何相關的——我們似乎越來越接近於理解我們的宇宙是如何隨著時間進化的。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：W.M. Keck Observatory, Nature

作者：Matt Williams

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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