窺星漢往昔_風聞

   　翻譯：葛文迪

　　校對：牧夫天文校對組

　　編排：胡暖暖

　　後台：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤

　　原文鏈接：https://phys.org/news/2020-11-family-tree-milky-deciphered.html

　　科學家早已知道星系可以通過小型星系的併合來擴大，但是我們銀河系的過去卻一直是個謎。如今，一支國際天體物理學家團隊通過人工智能分析了圍繞銀河系運行的球狀星團的性質，成功完整重建了我們銀河系的演化譜圖。論文發表在了英國皇家天文學會的月報當中。

　　球狀星團是由上百萬顆與宇宙幾乎同齡的恆星組成的緻密星團，銀河系有超過150個這樣的星團，它們中的一部分是在較小的星系中形成的，這些較小的星系併合後形成了我們如今所在的星系。數十年來，天文學家一直猜想這些球狀星團的高齡意味着它們在星系的形成歷史中扮演“化石”的角色，但是這個猜想直到有了最新的模型和觀測結果後才得以證實。

　　星系的併合

　　圖片來源：網絡

　　一隻由來自海德堡大學天文中心的Diederik Kruijssen博士和來自利物浦約翰摩爾斯大學的Joel Pfeffer博士帶領的國際團隊，僅僅根據銀河系的球狀星團就成功推斷出銀河系的併合歷史，並重建了銀河系的演化譜圖。

　　為了做到這一點，他們建立了一套先進的計算機仿真，模擬類銀河系星系形成的過程。這個被稱為E-MOSAICS的計算機仿真模型是目前唯一可以模擬球狀星團形成、演化和消亡完整過程的模型。

　　哈勃望遠鏡的數據顯示，40億年後仙女星系將與銀河系發生併合。

　　圖片來源：網絡

　　在仿真中，研究人員得以將球狀星團的年齡、化學組成和軌道運動與它們在百億年前誕生的原始星系聯繫起來。利用對這些銀河系中球狀星團羣的深刻認知，研究人員們不僅可以確定這些原始星系中包含恆星的數量，還可以知曉它們併入銀河系的時間。

　　Kruijssen解釋道“在將球狀星團的性質與宿主星系的併合歷史聯繫起來的過程中，最大的挑戰就在於星系的形成是一個極其混亂的過程，球狀星團的運行在這時完全被打亂了。”

　　“為了搞清楚現存的這個複雜系統，我們最終決定使用人工智能。我們在E-MOSAICS仿真中訓練了一個人工神經網絡來將球狀星團的性質與宿主星系的併合歷史聯繫起來。我們在仿真中將算法測試了數以萬次，而這個算法僅使用球狀星團總體就可以重建仿真星系的併合歷史，其精準程度也讓我們又驚又喜。”

　　M13武仙座球狀星團

　　圖片來源：網絡

　　受此鼓舞，研究人員們開始挖掘銀河系的併合歷史。為此，他們選用基於軌道運動而被認為來自相同原始星系的球狀星團羣。將神經網絡應用於這些球狀星團羣后，研究人員不僅可以更精準地得到原始星系的恆星質量與併合次數，還發現銀河系曾經與一個神秘的星系發生過碰撞，研究人員們將這個神秘的星系命名為“Kraken”（北歐神話中的海怪）。

　　Kruijssen補充道：“與Kraken的碰撞對於銀河系來説一定是一次史無前例的併合，在之前，大約九十億年前與蓋亞-恩克拉多斯星系（the Gaia-Enceladus-Sausage galaxy）的碰撞被認為是最大的碰撞事件。但是，與Kraken的碰撞發生在110億年前，那時的銀河系的質量是現在的四分之一。因此，與Kraken的碰撞在那時一定改變了銀河系的樣貌。

　　由星系球狀星團E-MOSAICS仿真結果得到的銀河系併合樹狀圖。銀河系的主要原始星系由樹狀圖中的樹幹表示，根據其恆星質量着色。黑色線條表示5個確定的衞星星系，灰色點狀虛線表示銀河系根據預測可能經歷過的其它併合，只是還不能與特定原始星系確定聯繫。

　　圖片來源：D. Kruijssen / Heidelberg University

　　綜上所述，這些發現使得研究團隊可以首次完整重建我們銀河系的併合系譜圖。在其漫長的歲月中，銀河系吞噬了大約5個恆星超過一億顆的星系，以及15個至少有一千萬顆恆星的星系。質量最大的原始星系與銀河系的碰撞發生在60億年到110億年以前。

　　研究人員們期望他們的預測可以推動對這些原始星系遺蹟的搜尋。Kruijssen 總結道：“現在已經確定了超過5個原始星系的遺骸。在當下和將來的望遠鏡幫助下，應該可以找到全部的原始星系遺骸。”

『天文時刻』 牧夫出品

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NASA將太陽活躍區域合而成的圖，看起來就像是一個萬聖節南瓜燈。

​圖片來源：NASA