银河系偷来了这些恒星?还是将它们驱逐出去了? 尽管经过了数千年的研究和观测

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尽管经过了数千年的研究和观测，天文学家对银河系仍有很多未知。目前，天文学家估计它的直径为10万到18万光年，由1000到4000亿颗恒星组成。另外，有一个悬而未决的问题--我们星系的结构是如何在数十亿年里演化而来的。

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N-body模拟预测受到矮星系干扰的银河系。指示了所观测到的，位于银河系星盘上、下方的恒星的位置。

来源:T. Mueller/C. Laporte/NASA/JPL-Caletch

长期以来，天文学家一直怀疑银河系的光晕来自于银河系平面上方和下方运行的巨大恒星结构--它们是由小星系与银河系合并遗留下来的碎片形成的。但是根据一个国际天文学家团队的最新研究，这些恒星可能起源于银河系，但随后被驱逐出去了。

最近在自然杂志上发表了题为“ 银河系盘面两侧的两个化学相似的恒星过度密集区域 ”的文章。这项研究的负责人是马克斯普朗克天文研究所的研究员玛西娅·伯格曼，还包括来自澳大利亚国立大学、加州理工学院等多所大学的成员。

为了他们的研究，研究小组依靠来自凯克天文台的数据来确定来自星系晕的14颗恒星的化学丰度模式。这些恒星位于两个不同的光环结构--三角座-仙女座(Tri-And)和A13超密度恒星--它们在银河系的上方和下方14,000光年。

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艺术家笔下的银河系

来源:NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

伯格曼在凯克天文台的新闻稿中说:

“化学丰度的分析是一项非常强大的测试，它能以一种类似于DNA匹配的方式，识别出恒星的母体。”不同的“父母群体”，如银河系圆盘或光晕，矮卫星星系或球状星团，它们具有完全不同的化学成分。因此，一旦我们知道了恒星是由什么组成的，我们就可以立即将它们与它们的“父母”联系起来。”

该研究小组还利用欧南台位于智利的甚大望远镜获得了一个额外的光谱。通过比较这些恒星的化学成分和其他宇宙结构的化学成分，科学家们发现这些化学成分几乎是相同的。它们不仅在研究范围内是相似的，而且还与银河系外圆盘中发现的恒星的丰富模式相吻合。

由此，他们得出结论，银河晕中的恒星群是在银河系中形成的，然后又被迁移到星系盘上方和下方的位置。这一现象被称为“银河驱逐”--当一个巨大的矮星系穿过银盘时，这些结构被推离银河系平面。这个过程会引起振动，把恒星从星盘里驱逐出去，并根据扰动物质的移动方向最终到达银盘的上方或下方。

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计算机模拟出的银河系及其较小的邻居，人马座矮星系

来源:Tollerud, Purcell and Bullock/UC Irvine

“这种振动可以被类比为一种乐器的声波。” 伯格曼补充说，“我们把这个现象称为银河系的银河地震学”，这在几十年前就已经被预言了。我们现在有了迄今为止得到的最清晰的证据来证明我们星系盘上的振动。”归功于凯克望远镜上的高分辨率光栅光谱仪，这些观测结果得以实现。

加州理工学院凯特凡纳的天文学教授，这项研究的合著者，朱迪科恩解释说:

“高效能和高光谱分辨率对于观测银河系外恒星至关重要。”另一个关键因素是凯克天文台的平稳运行;良好的定位和平滑的操作使你能通过仅仅几个晚上的观察来得到更多恒星的光谱。

这些发现之所以令人兴奋，主要有两个原因。一方面，它证明了光晕恒星可能起源于早期银河系的一部分--银河思维盘。另一方面，它证明了银河系的圆盘和它的动态比之前想象的要复杂得多。就像来自于拉瓜迪亚社区大学的和该论文的合著者--阿里森·谢菲尔德所说:

“在卫星星系入侵的时候一个恒星群被驱逐到另一片区域的情况很常见。其他星系中有可能也会发现类似的化学模式，意味着这种动态过程具有潜在的星系普遍性。”

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由ESO所拍摄的银河系360度全景图(拼接照片)

来源:ESO/S. Brunier

下一步，天文学家计划分析三角座-仙女座及A13恒星密集区的其他恒星的光谱，以及远离银盘的其他恒星结构中的恒星。他们还计划测定这些恒星的质量和年龄，以便划定星系驱逐发生的年代。

最后，这项研究使得我们对星系演化的假设，又有了新的认知。结合长期进行的探测星系核的努力--观察超大质量黑洞与恒星形成的关系--我们对宇宙随时间演化的过程的理解，似乎越来越接近真相。

文章来源:Universe Today，作者:Matt Williams

编译:李可为 | 校对:毛明远赵琨

编排:赵琨 | 配乐:解仁江

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