納尼？我家銀河系有可能是被撞彎的？_風聞

原創：牧夫天文

作者：王茸

校對：楊伯順 尼安吉 王婧彧 張硯斌

美編：劉炎成

審閲：牧夫校對組

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

引子

疫情還在控制中，開學又延期了，在等返校的日子裏，研究點我們系的事。

先給大家説説背景：我們系叫銀河系，隸屬於宇宙大學。學校至少2萬億個系，我們系特別知名的鄰居就是大小麥哲倫雲和仙女座星系。我係有超級多的班級，班長就是恆星們。舉個栗子，太陽系是這無數班級中的一員，班長叫太陽。

（Credit and Copyright: Stefan Payne-Wardenaar; Inset: NASA/JPL-Caltech; Layout: ESA）

通過這張銀河系的結構圖，大家可以找到班長太陽、系主任家(核球Bulge，銀河系中央的隆起區域)的位置,也可以對銀河系盤面的彎曲部分有一個直觀的感受,太陽系這個班級在銀河系的三環外，算是郊區。

言歸正傳，今天的話題是，我們繫到底是怎麼變彎的。

第一幕 隔壁老麥頂鍋 寶貝蓋亞出場​

話説幾十年來，大家也都已經接受了銀河系盤面是彎的這個事實。不過為啥是彎的？是出生以來的本性還是中途遇到了誰？系裏的偵探們（天文學家）一直在調查銀河系盤面並不平整，邊緣區域彎曲的原因。在這個上下求索的過程中，有些偵探把**隔壁老麥(麥哲倫雲Magellanic Clouds)找來負責任，主要是怪他這個矮星系(dwarf galaxies)**拉扯了我們銀河系的暗物質，這種拉拉扯扯的振盪繼而影響到了銀河系。真相是什麼呢？老麥到底要不要背這個鍋？

麥哲倫雲

(Credit: skyandtelescope.org)

在弄清楚彎的原因之前，有必要先介紹三個角色。第一個出場的就是歐空局，European Space Agency，民間還有個特別科幻的稱呼叫做歐洲太空總署，聽起來分分鐘像要拯救銀河系。第二角色就是蓋亞(Gaia)衞星，由他爸爸歐空局在2013年送去太空，接替並且深入完成他哥“依巴谷衞星”（角色三，僅在本段落出場，盒飯到了快去領）的銀河系測量任務，要對我們系裏的班長們，也就是數十億恆星的位置、距離和運動進行測量。之所以稱蓋亞和依巴谷為寶貝，不光是由於這兩位任務級別高、科技顏值爆表，還有一個原因就是歐空局含辛茹苦舉全家之力打造這一對兄弟，為每一個娃充的話費都相當於造了一家悉尼歌劇院。

蓋亞啊，我們辛苦賺錢養家，就是為了讓你綻放時貌美如花。—— 歐空局爸爸

（Credit: ESA）

蓋亞是個挺爭氣的娃，5歲時公佈的二期數據(DR2, 2018年4月25日公佈，包括將近17億顆恆星的位置、運動和距離信息) 就幫了偵探們大忙。

在老麥頂鍋幾年後，歐空局的當紅寶貝蓋亞衞星現身説法。蓋亞説: “我觀了很久天象，咱們系彎的原因可能是和一個小星系撞過。咱系也不安分，雖然沒有動如脱兔，但也沒有靜如處子，進動的過程可能比你們想的要快。”

老麥默默説：“做鄰居真不容易，人在家中坐，鍋從隔壁來。”

第二幕 意德偵探聯手 假設碰撞可能

偵探們説，上個世紀50年代末我們就知道啦，銀河系的盤面邊緣一邊往上翹，一邊向下翹。可是這麼多年來，誰也不知道原因，我們也懷疑過星際間的磁場作用以及非常規形狀的暗物質環帶來的引力作用。

**意大利都靈天文台(Turin Astrophysical Observatory)和德國馬普天文所（Max Planck Institute for Astronomy in Germany）**的偵探們聯合對蓋亞的二期數據進行了研究，發現銀河系盤面彎曲的變化是持續發生的。這些帶有方向性的改變，也就是進動或者旋進，和我們所熟悉的天體自轉軸繞着某一中心進行旋轉的現象是類似的。而且，這種彎曲的進動速度比我們想象得還快，比我們懷疑過的星際間磁場或者暗物質環所能引起的進動要快很多呢。

於是，偵探們有了推論，應該是一個更大更強的物體影響了銀河系的形狀，很可能是我係和外系碰撞過。來自都靈天文台的首席偵探Eloisa Poggio解釋了他們的推理過程。

首先，我們把彎曲部分的公轉速度和我們之前的模型數據進行了對比。根據觀測得到的速度數據，彎曲部分繞着銀河系中心轉動一週的時間是6億至7億年。這個速度比之前那些諸如基於非球形銀暈影響的模型預測出的數據要快許多。

不過，雖然這個速度比模型預測的快，但要比那些圍繞銀河系中心運動的恆星速度慢。比如太陽環繞銀河系中心運動的平均速度是230公里每秒，大約需要2.2億年完成一次繞行，而彎曲部分的速度僅是太陽環繞速度的1/3左右。

有了數據支撐，對碰撞也有了初步假設，那碰撞時間和嫌疑人呢？

第三幕 調查尚未完成 偵探仍需努力

很遺憾，目前並不知道是哪個星系對我們施加了這種作用，也不知道這個碰撞發生的確切時間。偵探們懷疑的第一個嫌疑人就是人馬座矮星系, 準確説是人馬座矮橢球星系(Sagittarius Dwarf Galaxy, 更準確的名字是Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, 縮寫是SagDEG)。這個星系是環繞銀河系的一個衞星星系，距離銀河系系主任家（銀河系中心核球）大約5萬光年。

在蓋亞的全天觀測中，大家可以看到人馬座矮橢球星系(SagDEG)的位置。要提醒大家分清楚的是，還有一個人馬座矮不規則星系，名叫Sagittarius Dwarf Irregular Galaxy，縮寫是SagDIG, 距離我們大約340萬光年，不是此次碰撞的懷疑對象。

(Credit: ESA/Gaia/DPAC)

偵探們認為這個SagDEG在逐步地被銀河系吸收，很有可能在過去與銀河系盤面碰撞過幾次。呃，是的，你沒聽錯，撞了可能不只一次。不過不用擔心，星系之間的碰撞尺度足夠大，距離我們非常遙遠，還影響不到地球上吃瓜的我們。

為了讓羣眾吃完瓜更好消化，都靈天文台的偵探Ronald

Drimmel還打了個比方：“就像你有輛車，想要通過短期內的速度和方向數據來推測這輛車過去和未來的運動軌跡一樣，你可能需要對許多輛車進行測量，之後就能對交通流動進行建模。同樣，通過對辣麼多恆星的視運動進行測量，我們就能對星系的大規模運動過程進行建模。”

所以，偵探們現在最希望得到的進一步的證據是什麼？

那就是蓋亞童鞋即將在2020年和2021年下半年公佈的三期以及四期數據(DR3和DR4)。

我係不僅彎，而且一直在彎，這就是我們要面對的現實。

不過……故事還沒完……

那個著名鄰居仙女星系説了，宇宙大學決定，四十多億年後就和你們銀河系合併啦，等我呦，我在路上。

若干年後的兩系合併模擬圖。

(Credit: NASA)

接受命運，好好生活，週一快樂。

參考鏈接:

https://www.universetoday.com/145225/the-disk-of-the-milky-way-is-warped-because-it-already-collided-with-another-galaxy/

https://phys.org/news/2020-03-milky-warp-galactic-collision-gaia.html

https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/milky-way-collide.html

https://www.nature.com/articles/s41550-020-1017-3

http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Milky_Way_s_warp_caused_by_galactic_collision_Gaia_suggests

『天文時刻』 牧夫出品

微信號：astronomycn

沃爾夫-拉葉星124: 星風機

影像來源及版權：Hubble Legacy Archive，NASA，ESA