哈勃与盖亚解开我们星系的合并之谜

我们的家园星系——银河系，通过吞噬较小的星系而增长到目前的大小。现在，来自NASA/ESA哈勃太空望远镜的新数据提供了确凿证据，证明一个矮星系在银河系演化的最早阶段与年轻的银河系合并。这一发现将我们对银河系历史的了解向前推进了18亿年。

LKH与银河系合并（艺术家印象）

今天的银河系是一个巨大的旋涡星系，拥有数千亿颗恒星。然而，我们的星系并非一直如此庞大；它通过从其气体云中形成新恒星以及通过合并从其他星系收集恒星、气体和暗物质而增长。

我们星系历史上最近的一次大规模合并发生在与人马座矮星系的合并中，始于60多亿年前，至今仍在进行。回顾更遥远的过去，研究人员了解到，银河系在100亿年前吞噬了另一个名为盖亚-香肠-恩克拉多斯的矮星系。这次古老的合并极大地影响了我们星系恒星盘的结构。在这两次合并之间还发生了其他较小的合并。

但我们星系的历史并不止于此。观测和模拟都表明，在这两次合并之前还有另一次大规模合并，但该事件的具体细节一直存在激烈争论。现在，哈勃发现了确凿证据，表明在约118亿年前，即大爆炸后仅20亿年，发生了一次更早的合并。

“我们的家园是银河系，但我们不知道我们的房子是如何建造的，”主要作者、意大利博洛尼亚天体物理与空间科学观测站的达维德·马萨里说。“在这篇论文中，我们发现了第一批重要的砖块来自哪里：一个我们称之为LKH的矮星系。”

宇宙考古遗址

盖亚绘制银河系恒星图

庞大的天文调查和来自ESA盖亚任务等航天器的精确数据，对于拼凑我们星系的历史起到了关键作用。科学家试图回顾我们星系越遥远的历史，就越难分辨发生了什么。当我们的星系年轻时，它更小，与它碰撞的星系大小更接近。它也更加混乱，数十亿年来合并的迹象可能已被抹去。

哈勃正是窥探了这段模糊的过去。研究人员使用哈勃研究银河系的一些球状星团：巨大的、大致呈球形的集合体，包含数万到数百万颗恒星。球状星团包含我们星系中一些最古老的恒星，它们可以作为宇宙考古遗址，保存银河系收集的其他星系的恒星。

“得益于哈勃成像的高分辨率和深度，我们能够以前所未有的精度测量这些星团的年龄和金属含量，”研究合著者、意大利博洛尼亚大学的基娅拉·泽尔比纳蒂说。“结合盖亚的测量，这使我们能够区分出一群与其他星团不同的球状星团。这些星团诞生于LKH，它们告诉我们那个星系何时被我们的星系吞噬，以及它有多大。”

哈勃在自由轨道上

团队分析了哈勃对我们星系内部2万光年内39个球状星团的观测，那里应该保存着最古老合并的证据。他们预计样本中既包含在年轻银河系内形成的球状星团，也包含约100亿年前从盖亚-香肠-恩克拉多斯矮星系收集的星团。

利用哈勃的灵敏观测来确定每个星团的精确年龄和相关的金属丰度（比氦重的元素的丰度），他们确定在我们星系内部区域存在第三群球状星团。团队发现，这些星团比盖亚-香肠-恩克拉多斯合并中收集的星团更古老，但比银河系内诞生的星团更年轻，无论其金属含量如何。因此，这些星团来自一次独立的、更早的合并——在这次合并中，银河系吸收了一个矮星系，该矮星系包含约5亿倍太阳质量的恒星，占当时我们星系质量的很大一部分。

他们将该矮星系命名为低能-克拉肯-赫拉克勒斯（LKH），以纪念三篇早期研究论文，这些论文主张我们星系历史早期发生过一次合并。如此大规模的合并发生在银河系形成的早期，对我们星系的演化具有深远影响。

“过去一些研究认为，我们星系演化的最早阶段是由仅在我们星系内诞生的恒星定义的，”达维德说。“在这里，我们表明，外部星系诞生的恒星也需要考虑。”

团队计划继续研究球状星团，以揭开银河系的历史，旨在描述我们星系在宇宙历史中经历的所有大规模合并。

“哈勃正在观测以前从未研究过的球状星团，这将帮助我们描述银河系历史中遥远的合并事件，”合著者、西班牙维戈大学和拉古纳大学的费尔南多·阿瓜多-阿赫莱特说。

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哈勃太空望远镜是ESA和NASA之间的国际合作项目。

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