越来越多的证据表明星系通过与其他星系合并而变大。
像哈勃这样的望远镜已经捕捉到了数十个相互作用的星系,其中包括著名的星系,例如阿尔普 248。
仙女座星系是距离银河系最近的大型星系,一项新的研究表明,我们的邻居在两个不同的时期吞噬了其他星系。
“几年前,我们发现,在仙女座星系的远郊,围绕它运行的物体中有一个迹象表明该星系没有被吃掉,但它在两个不同的时代已经吃掉了大量的东西,”说悉尼大学的杰兰特·刘易斯 (Geraint Lewis)。
刘易斯是一篇题为“M31 内晕球状星团中的化学动力学亚结构:最近吸积事件的进一步证据。“ 这英国皇家天文学会每月通知将发表该论文,目前可在印前网站 arxiv.org。
刘易斯说:“这一新结果的作用是提供了一幅关于我们本地宇宙如何聚集在一起的更清晰的图景——它告诉我们,至少在一个大星系中,存在着这种零星的小星系的喂养。”在新闻稿中说。
球状星团是这项研究的中心。
它们是金属丰度较低的较古老的恒星组合。银河系中至少有 150 个,甚至可能更多。它们在银河系演化中发挥着重要作用,但其作用尚不清楚。众所周知,球状星团在星系的光晕中更为普遍,而它们的对应物——疏散星团,则存在于银盘中。
这项工作的研究人员在仙女座星系的内晕中发现了一群球状星体,它们都具有相同的金属丰度。金属丰度是指恒星的元素组成,比氢和氦重的元素在天文学中被称为金属。
这些球状星团的金属丰度低于同一区域的大多数恒星,这意味着它们来自其他地方,而不是来自仙女座本身。
这也意味着它们更古老,因为早期宇宙中的重元素比现在少。
刘易斯将这些球状星体的集合命名为杜莱结构,在威尔士语中意为黑色的溪流。
杜莱结构可能是一组 10 到 20 个球状星体,与仙女座星系的自转不对齐。但它们并不是唯一错位的球状星团。
杜莱结构是仙女座星系在过去 50 亿年的某个时候以一群球状星体为食的证据。另一类是球状星体的亚群,这是 8 至 100 亿年前第二次进食事件的证据。
根据刘易斯和他的合著者的说法,球状星团的金属丰度较低,并且在运动学上也与同一区域的其他星团不同。仙女座星系以一种方式旋转,杜莱结构以不同的方式旋转。
对于刘易斯和他的合著者来说,杜莱结构看起来就像是一顿乱七八糟的饭菜的剩菜。这是一条包含充满活力的星团的黑暗溪流。这进一步证明了巨大的星系合并在整个宇宙中产生了巨大的展示,并且较大的星系以一种星系同类相食的方式消耗了较小的球状星团。
“这就引出了下一个问题,嗯,实际上消耗了什么?因为它看起来不仅仅是一个东西,它看起来像是一个慢慢被撕裂的东西的集合,”说刘易斯.
“在过去的几十年里,我们逐渐意识到,星系是通过吞噬较小的系统而成长的——所以小的星系会掉进去,它们会被吃掉——这是星系自相残杀。”
当这些进食事件发生时,宇宙中的物质更加紧密地集中。一百亿年前,宇宙中可能发生过更多这样的事件。这就是天文学家渴望拥有越来越强大的詹姆斯·韦伯望远镜这样的望远镜的原因之一。他们可以看到来自远古星系的光,并可以追溯到更远的时间。
“我们知道宇宙在诞生时是毫无特征的,今天它充满了星系。这些星系是出生时就已经完全形成的,还是已经长大了?”刘易斯说。
天文学家想了解我们银河系的历史。我们都会的。通过观察很难做到这一点,因为我们已经融入其中。
但仙女座星系提供了一个从外部角度研究星系演化的机会,刘易斯和他的同事等研究人员正在充分利用这一机会。
作为一个类似于银河系的螺旋星系,天文学家从仙女座星系中了解到的一些星系合并的知识也适用于我们的星系。
但天文学家在得出有关银河系的结论之前还有更多工作要做。或者关于一般的合并和消费。我们的目标是获得更详细的整个宇宙星系演化的时间表。
“我们想知道的是,银河系做了同样的事情,还是有所不同?这两者都会对星系形成的整体图景产生有趣的影响,”刘易斯说。
“我们希望在某种程度上提出一个更准确的时钟来告诉我们这些事件何时发生,因为这是我们需要将其纳入我们的星系演化模型中的一件事。”
就目前情况而言,刘易斯和其他研究人员对杜莱结构只有二维的历史观点。
维度是速度和化学反应。找到所有这些物体的距离将提供第三个维度,这将填补球状星体的历史以及仙女座星系如何消耗它们。
刘易斯目前还不能完全确定我们是否可以将它们称为球状星体,直到有更多数据为止他不会这样做。因此得名“杜莱结构”。
他说:“这将使我们能够计算出物体的运行轨迹,然后我们可以开始倒转时钟,看看我们是否能够得到物体何时坠落的连贯图像。”说。
“我们不能将它命名为像星系这样的物体,因为我们实际上不知道我们看到的特征是来自一个大物体的破坏还是来自七个较小物体的破坏。这就是为什么我们将它称为一种结构而不是它是一个特定的星系。”
杜莱结构和仙女座星系显然发生了一些事情。但刘易斯忠于他的科学训练,对现阶段的确定结论持谨慎态度。
“这为我们的理解打开了一扇新的大门,”刘易斯在新闻稿中说。 “但它到底告诉了我们什么,我认为我们仍然需要解决这个问题。”
作者在论文中清楚地阐述了他们的案例。 “有趣的是,这个杜莱结构的轨道轴与最近使用仙女座外晕中的球状星团亚群识别出的较年轻的吸积事件的轨道轴密切相关,这强烈暗示了两者之间的因果关系, ” 作者们在他们的论文中进行了总结。
“如果这种联系得到证实,那么对杜莱结构中球状星团运动学的一个自然解释是,它们追踪了一个实质性祖星的吸积(大约 1011在过去的数十亿年里,太阳质量)进入了仙女座星系的光环,这可能是一个更大的陨石群的一部分。”