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银河系演化史翻新,诞生初期即历经大规模“星系并吞”

2026-8-15 寰宇科学

我们的银河系并非一次形成,而是在漫长演化过程中,逐渐吸收其他较小的星系,才形成今天的样貌。最新研究利用哈勃太空望远镜(HST)的高精度观测资料,分析银河系内古老的球状星团,这些由数十万甚至更多恒星紧密聚集而成的古老星团,就像保存银河 系早期历史的“宇宙化石”。研究团队比较39个球状星团的年龄与化学组成后,发现其中有一群星团呈现与银河系原生星团及先前已知的合并事件不同的特征,显示银河系在非常早期还曾吞并另一个大型星系。

大约120亿年前,一个名为LKH的矮星系与年轻的银河系发生碰撞合并示意图。哈勃太空望远镜通过研究球状星团,发现了 这次碰撞的确切证据。(Source:NASA)

研究发现,这个新辨识出的星团族群共有12个球状星团,主要集中在距离银河系中心约6千秒差距(约2万光年)以内。它们的年龄与 化学组成显示,这些星团并非在银河系内形成,而是随著另一个星系被银河系吸收后留下。研究团队估计,这次重要的星系合并发生在约123亿年前,比过去已知的重要合并事件“盖亚-香肠-恩塞拉德斯”(Gaia-Sausage-Enceladus)早约18亿年。被吞并星系的恒星总质 量约为5亿个太阳质量,与盖亚-香肠-恩塞拉德斯相当。这表示银河系在诞生后不久,就已经历过规模相当可观的星系碰撞与合并。

为了理解这些古老星团的来源,研究人员利用星团的年龄与元素组成来追踪它们的共同起源。简单来说,在同一个星系中形成的星团 ,会留下相似的“年龄与化学组成指纹”;若一群星团的指纹明显不同,便可能代表它们原本来自另一个星系。研究结果显示,银河系中的球状星团可分成三个主要族群:一群与银河系本身的早期形成有关,一群来自约100亿年前的盖亚-香肠-恩塞拉德斯合并,另一群则 对应这次更早发生的合并事件。研究团队将这个新辨识出的前身星系称为LKH(Low-energy-Kraken-Heracles)。

这项发现让天文学家能更进一步回溯银河系诞生后最初数十亿年的成长历程。研究结果也获得宇宙学电脑模拟的支持,模拟显示,类 似银河系的大型星系在形成过程中,通常会经历数次重要的星系合并。研究团队指出,目前仍不能排除其他较小的星系曾参与银河系早期形成,只是它们可能没有留下球状星团,或原有星团已经解体。未来若能取得更多银河系中心与内部区域古老恒星的精确年龄,将有助于进一步拼凑银河系早期经历多次“星系吞并”的历史。