关于银河系的新的起源故事，对人类探索宇宙产生着怎样的影响

导语：近两年来，借助现代卫星和数字模拟技术，天文学家改写了星系的历史，使银河系有了新的起源故事。新的起源故事会改变人们一直以来对于宇宙的认识，银河系中存在的恒星是否和人们所研究的一样，具有相同的特性吗？

01

人们对银河系的新认识

在20世纪，天文学家发现银河只是一个巨大的“星星岛”的一部分，他们写下了一个关于银河起源的故事：大约140亿年前，当巨大的气体云和尘埃在重力的作用下凝聚在一起时，我们的银河系就在那里。经过一段时间，出现了两种结构：一种是巨大的球形“光环”，另一种是密度大，亮度高的圆盘。几十亿年后，太阳系在这个圆盘上形成，并开始绕中心旋转。所以，当我们看星星的时候，就像在夜空中洒满了溢出的牛奶一样。

近两年来，研究者们几乎已经重写了星系史的每一章。这是因为他们有更好的数据2018年4月25日，欧洲一艘叫盖亚的飞船公布了大量关于星空的惊人数据。问题在于，长达数年的“Gaiya”数据集描述了大约10亿颗恒星的详细运动。之前的调查只记录了数千颗恒星的流动情况。这一数据使沉寂的银河系成为天文学研究的热点。“盖亚发动了一场新的革命”，法国斯特拉斯堡天文台的天文学家费德里科·塞斯蒂托说。

举例来说，他们发现这个圆盘的某些部分看上去非常古老。同时，他们也发现了银河系内部史诗般的激烈碰撞，以及银河系将会以一种出乎意料的方式持续动荡的证据。总结起来，这些结果为银河系动荡的过去和不断变化的未来制造了一个新的故事。“我们对银河系的看法改变得太快了，”爱丁堡大学的天文学家MichaelPeterson说。这个星系不是静止的，它的各部分都在快速变化。

02

最初的恒星

1.超贫金属星

起初天文学家寻找星系周围的恒星。星体是由宇宙中最原始的物质氢和氦组成的。幸好早期较小的恒星燃烧得很慢，所以很多星星还在发光。在数十年的探索之后，研究人员收集到了42颗这样的古老恒星，它们被称为“超贫金属星”(在天文学家看来，任何原子的大小要比氦大)。按照先前对星系的标准认识，这些超贫金属星应该分布在星系晕中，也就是它最初形成的那部分。与此相反，星系盘中的恒星应该含有更多的碳和氧等重元素，据信它们需要大约十亿年的旋转才能变平。

2、超贫金属星的移动

在2017年底，Settito开始研究这组超贫穷金属是如何移动的，他编写了代码，以分析将于2018年发布的Gair观测结果。也许他们球状的轨迹能提供一些银晕形成的线索。

Gaiya在发布这些数据后的几天内，从完整的数据集中提取了42颗远古恒星，并追踪其运动。就像我们所预测的那样，大部分恒星的流过都是通过星系晕，但有四分之一的恒星并没有这样，它们被困在星系最年轻的盘面上。该死的，塞斯蒂托想知道，到底发生了什么事？

随后的研究证实，这些星星确实在地球盘面上长期存在，而不只是游客而已。据两项最新调查显示，Sesto和他的同事收集了约5000个贫金属恒星的图书资料。在这些人中，有数百人似乎是永久的盘面居民。另外一个研究小组对500颗恒星进行了筛选，其中约有1/10的恒星平躺在与太阳相似的圆形轨道上。另一个团队发现，不同年龄(不同金属度)的恒星都在同一轨道上运行。巴黎天文台的天文学家，该项目研究的第一作者PaulaDieMatteo说：“这是一个全新的情况。

03

对于宇宙的数字模拟

根据数字模拟，从早期宇宙到现在，一个类似于银河系的星系已经形成和演化了138亿年。在最左边的一栏中，显示了不可见暗物质的分布情况；中间的柱子代表气体的温度(蓝冷，红热)；右边的柱子代表恒星的密度。每行都强调了不同的尺寸比例：最上面的一行是被放大的星系盘；中间的一行是银河光环的中景；最后的一行是星系周围的缩小图。

这些远古的恒星是如何进入星盘的？简言之，他们是一流的移民。有些恒星诞生于星系形成前的云层之中。这些云团碰巧将它们沉积在轨道上，最后形成了一部分银盘。另外一些来自较小的“矮”星系，在猛烈撞击该星系后，与正在形成的星系盘融合在一起。

这个团队在11月发表的研究结果显示，过去经典的星系形成模型并不完整。气体云的确像预料的那样坍塌，形成一个球状的银晕。而那些刚好在正确的角度到达的恒星，则能同时启动一盘。理论学家没有错，”Buck说，“他们漏掉了一部分画面。”

天文学者认为，银河系早期至少发生过一次大碰撞。这个星系年轻时很不活跃。HelmerKoppelman现在是新泽西州普林斯顿高等研究所的天文学家，他使用Gaiya的数据来帮助鉴定在一次最大的碰撞中的特定碎片。

Coppelman回忆说，周三，Gaiya发布了2018年的数据，由于疯狂下载目录导致该网站崩溃。周四他处理了数据，到周五，他知道自己已经取得了重大进步。他发现每一个方向上都有大量的晕星以同样奇怪的方式在银河系中央来回穿梭，这表明它们来自于矮星系。Copelmann和他的同事在星期天前准备了一份简短的文件，六月时做了更详细的分析。

银河系的遗迹随处可见。星系晕内60000光年(向各个方向延伸数十万光年)的恒星中，可能有一半是来自这次碰撞的，这可能使星系的年轻质量增加10%。科佩尔曼说：“它改变了游戏的规则，我认为那里有很多不同的更小的物体。”

结语：人们对于银河系定义的新的起源，是人们努力的结果，对于宇宙的模拟使人们对于宇宙有了更深的了解与认识，人们在探索宇宙的路上越来越远，人们取得的成就也是不可忽视的，宇宙的秘密在将来或许将不再是秘密。