世界不思議

銀河系演化史翻新,誕生初期即歷經大規模「星系併吞」

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我們的銀河系並非一次形成,而是在漫長演化過程中,逐漸吸收其他較小的星系,才形成今天的樣貌。最新研究利用哈伯太空望遠鏡(HST)的高精度觀測資料,分析銀河系內古老的球狀星團,這些由數十萬甚至更多恆星緊密聚集而成的古老星團,就像保存銀河系早期歷史的「宇宙化石」。研究團隊比較 39 個球狀星團的年齡與化學組成後,發現其中有一群星團呈現與銀河系原生星團及先前已知的合併事件不同的特徵,顯示銀河系在非常早期還曾吞併另一個大型星系。

研究發現,這個新辨識出的星團族群共有12個球狀星團,主要集中在距離銀河系中心約6千秒差距(約2萬光年)以內。它們的年齡與化學組成顯示,這些星團並非在銀河系內形成,而是隨著另一個星系被銀河系吸收後留下。研究團隊估計,這次重要的星系合併發生在約123億年前,比過去已知的重要合併事件「蓋亞-香腸-恩塞拉德斯」(Gaia-Sausage-Enceladus)早約18億年。被吞併星系的恆星總質量約為5億個太陽質量,與蓋亞-香腸-恩塞拉德斯相當。這表示銀河系在誕生後不久,就已經歷過規模相當可觀的星系碰撞與合併。

為了理解這些古老星團的來源,研究人員利用星團的年齡與元素組成來追蹤它們的共同起源。簡單來說,在同一個星系中形成的星團,會留下相似的「年齡與化學組成指紋」;若一群星團的指紋明顯不同,便可能代表它們原本來自另一個星系。研究結果顯示,銀河系中的球狀星團可分成三個主要族群:一群與銀河系本身的早期形成有關,一群來自約100億年前的蓋亞-香腸-恩塞拉德斯合併,另一群則對應這次更早發生的合併事件。研究團隊將這個新辨識出的前身星系稱為LKH(Low-energy-Kraken-Heracles)。

這項發現讓天文學家能更進一步回溯銀河系誕生後最初數十億年的成長歷程。研究結果也獲得宇宙學電腦模擬的支持,模擬顯示,類似銀河系的大型星系在形成過程中,通常會經歷數次重要的星系合併。研究團隊指出,目前仍不能排除其他較小的星系曾參與銀河系早期形成,只是它們可能沒有留下球狀星團,或原有星團已經解體。未來若能取得更多銀河系中心與內部區域古老恆星的精確年齡,將有助於進一步拼湊銀河系早期經歷多次「星系吞併」的歷史。

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