天文觀測揭示仙女座星系吞噬星系的過去

被吞噬的矮星系的殘骸環繞著銀河系的姊妹星系

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一項對附近的仙女座星系進行的非常詳細的觀測調查顯示,我們的這個近鄰螺旋星系可以作為我們銀河系的觀測代理,它顯示了我們的鄰居似乎已經吞噬掉的較小星系的殘骸。

泛仙女座考古調查尚未完成,但已經產生了科學成果,例如本週《自然》雜誌上的成果。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)該研究對仙女座的高解析度觀察進一步證實了星系增長的普遍理論——今天的大型星系是透過吞噬較小的伴星來達到現在的規模的。

這項調查依賴於在夏威夷莫納克亞山頂的加拿大-法國-夏威夷望遠鏡進行的觀測,由天體物理學家艾倫·麥克康納奇領導,他是加拿大國家研究委員會位於不列顛哥倫比亞省維多利亞市的赫茨伯格天體物理研究所的研究員。

天文學家喜歡研究仙女座,部分原因是它距離我們很近——在250萬光年之外,它足夠接近我們,以至於可以在星系內解析出單個恆星。而且,仙女座可以完整地看到,不像我們深深嵌入其中的銀河系。“如果你在一個城市裡,想弄清楚這個城市的樣子,那就困難得多,”麥克康納奇說。此外,他還補充說,基於與宇宙中其他星系的比較,仙女座似乎是一個相當有代表性的螺旋星系,因此解開其形成的奧秘可能有助於天文學家瞭解星系過程是如何普遍運作的。

占主導地位的宇宙學理論認為,星系透過吸積過程增長——透過吞噬較小的星系並將其質量納入不斷增長的合併體中。與對銀河系的類似觀測一致,仙女座的調查發現了一種這種過程的考古記錄——被吞噬星系的化石遺骸。

“我們對星系是如何形成的有一些想法,這與較小星系的合併有關,”麥克康納奇說。“如果這是真的,那麼當我們觀察星系周圍廣闊的區域時,我們實際上應該能夠看到形成過程的殘餘物。”這些殘餘物,麥克康納奇稱之為“這些矮星系的部分消化殘骸”,呈現出大型的、彌散的恆星流的形式,這些恆星流是以前的星系群,已被較大星系的引力拉開。

正如吸積理論預測的那樣,仙女座的調查正在發現其中的幾個殘餘物。“當我看到這張照片時,我真的很高興,”加州大學歐文分校的宇宙學家詹姆斯·布洛克說,他曾研究過星系形成的殘留物應該是什麼樣子。“這正是我們所期望的那種東西——這些恆星流,這非常清楚地證明了你過去發生過所有這些吸積事件。”

布洛克指出,這並不是第一次發現此類證據——事實上,麥克康納奇的一些合著者在2001年發表了仙女座星系吞噬的證據。但每一次越來越詳細地觀察星系都會提供更多的例子,因此也更有說服力。“在真正看到觀察結果證明你的理論之前,你永遠不會對你的理論那麼有信心,”布洛克說。“所以這並不是乏味的;從這個意義上說,它是令人興奮的。”

新的調查還表明,仙女座的增長仍在快速進行,而且規模龐大。全景圖揭示了該星系和一個較小的鄰居三角座之間可能發生的過去相互作用,三角座上新發現的一個恆星附屬物延伸向仙女座的方向證明了這一點。根據研究團隊的模擬,該特徵可以透過過去幾十億年間兩個星系之間的近距離遭遇來解釋,這種遭遇從三角座上撕下了一部分恆星。

“它看起來實際上正在被仙女座摧毀,”麥克康納奇說,考慮到兩個星系之間的距離,這會令人驚訝。麥克康納奇說,如果這種評估是正確的,那麼在幾十億年之後——大約在仙女座和銀河系預期相遇的同一時間——仙女座將完成對三角座的摧毀,從而創造一個更大的超星系。

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