新銀河帝國簡史:誕生於130億年前,屢遭外族入侵

2022-03-29   星空天文

原標題:新銀河帝國簡史:誕生於130億年前,屢遭外族入侵

銀河系主體形成時間早於預期。

斯皮策空間望遠鏡在紅外波段上拍攝的銀河系中心。 NASA / JPL-Caltech

德國海德堡馬克斯·普朗克天文研究所的研究人員最近在分析了近25萬顆亞巨星之後,對我們所在的銀河系演化脈絡進行了較之前更為清晰的梳理。他們發現,宇宙誕生後不久銀河系就已經出現了,那時的銀河系擁有一個比現在厚得多的銀盤,而銀暈是後來銀河系遭到入侵後才有的。

亞巨星是一類內核氫燃料燃燒殆盡,且已開始膨脹和冷卻的恆星。通過分析這類恆星的表面溫度和光度可以得知它們的年齡,進而讓研究人員了解銀河系各部分恆星的演化特點。

研究人員發現,銀河系的銀盤在大約130億年前就已經成形了。那時距離宇宙誕生只有大約8億年。但那時的銀盤非常厚:在今天的太陽系所在之處,其厚度大約有6000光年。且在130億年至80億年以前,這個地方一直都是活躍的恆星產生區。

研究人員在原始銀盤恆星年齡和它們的鐵元素含量之間找到了非常緊密的關聯。

接連不斷的超新星爆發,使原始銀盤的鐵元素含量在此期間猛增了30倍。新生恆星的鐵元素含量從最初的只有太陽十分之一,增加到了50億年後的三倍於太陽。隨著氣體雲的擴散,銀盤所有角落的鐵元素含量逐漸拉平,所有新生恆星最終都擁有了幾乎同樣多的鐵——相比之下,最初只有靠近銀河系中心的恆星才有這樣的機會。

銀河也並非一個族群單一的帝國。大約110億年前,銀河系首次與其他星系發生了碰撞——外族的入侵開始了。

星系際移民們進入銀河系後主要駐留在銀河系的外圍,它們包裹著銀河系的主體部分,形成了一個巨大而稀疏的暈。而當大量的異星系氣體與銀河系的本土氣體發生正面衝突後,觸發了大規模的造星運動,將110億年前銀河系的恆星產生率推上到了歷史的高點。

合併也導致部分銀河系的原住民恆星進入銀暈。它們與構成銀暈的主要成員——移民恆星有明顯區別,因為它們含有更多的鐵。

原始銀盤中的氣體在距今大約80億年前耗盡,不再有新的恆星產生;而剩餘的銀河系氣體逐漸聚攏成一個更薄的盤狀結構。這個新的現代銀盤厚度大約只有2000光年,但從中孕育出了包括我們太陽在內的許多新一代恆星。

此後80億年間不再有較大的星系與銀河系發生過碰撞,這個島宇宙一直處於相對平靜祥和的狀態中。

但世事難料:銀河系正在與一個龐然大物——仙女座大星系相互靠近,如果兩者未來發生融合,銀河系的外觀和結構將被徹底改變。

參考

A time-resolved picture of our Milky Way’s early formation history