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TUhjnbcbe - 2023/10/30 19:01:00
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天文学家首次发现恒星大规模迁移到另一个星系的证据。他们在距离我们最近的邻居仙女座星系(M31)中发现了多颗恒星,这些恒星在大约20亿年前合并到星系中的。

仙女座星系

星系的生长和演化是天文学的热门话题,也是詹姆斯·韦伯太空望远镜最近占据大量头条新闻的原因之一,韦伯的主要科学目标之一是回顾宇宙最早的星系,以了解它们是如何成长和演化成今天的样子的,但这并不是唯一可以阐明这个问题的望远镜。

詹姆斯韦伯望远镜

“像M31和我们的银河系这样的星系是由宇宙历史上许多较小星系的基石构成的。”

这些对仙女座星系和恒星向内迁移的新观察来自暗能量光谱仪(DESI),它是为了测量暗能量对宇宙膨胀的影响而建造的,通过收集数千万个天体的光谱(主要是星系和类星体),然后构建结果的3D地图来实现这一点。DESI类似于更为人熟知的盖亚飞船,盖亚有一个雄心勃勃的目标:即精确绘制银河系中数十亿颗恒星的位置和运动。盖亚数据给我们提供了关于银河系的大量发现,但它仅限于绘制银河系中的恒星。

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现在多亏了DESI天文学家至少第一次有了仙女座星系的部分星图。

这张地图包括“仙女座星系内晕”中近颗恒星的运动正在揭示它们的历史。DESI表明大约20亿年前另一个星系与仙女座星系合并,仪器测量的大约颗恒星的位置和运动表明它们来自另一个星系。理论告诉我们,这就是仙女座星系和其他星系是如何变得如此庞大的,但现在有了越来越多的明确证据,我们对邻居仙女座星系的新观察揭示了银河系移民事件的详细证据。主要作者戴伊解释道:“虽然夜空看似一成不变,但宇宙是一个充满活力的地方。

像M31和银河系这样的星系是由宇宙历史上许多较小星系的基石构成的,银河系在8到亿年前也经历过类似的合并,我们星系内的大多数恒星起源于不同的星系并由于远古合并而加入了进来。天文学家可以通过密切观察仙女座最近发生的类似合并事件,来了解更多关于银河系的古代历史。

这张拍摄的仙女座星系图像勾勒出巨大的气体晕

而研究中的这张图显示了仙女座内晕中的一些恒星及其速度,合并产生了一个称为巨星流的特征。表现为从南方接近圆盘的蓝移恒星流在巨型恒星流、东北和西部区域找到了结构的明确运动学证据。该论文指出:“运动学与为解释内晕的空间形态而构建的动力学模型的预测非常相似。”

结果与M31内晕中的大部分子结构,是由10亿至20亿前的单个星系移民事件产生的解释一致。

注意红色星星的流和蓝色和绿色的人字形,合并的结果

作者在他们的论文中写道:“虽然之前在M31中发现了相干结构的迹象,但这是第一次在银河系以外的星系中如此详细和清晰地看到它们。观测揭示了单个恒星的位置和速度中错综复杂的连贯运动学结构(流、楔形和人字形)。”

注意红色星星的流与蓝色和绿色的人字形合并的结果

研究中的这张图按颜色显示了仙女座一些恒星的速度与距离的关系。尽管颗恒星的位置和速度在这些发现中起着重要作用,但恒星金属丰度也是如此,该团队在合并产生的所有子结构中都发现了高金属度恒星,这表明前身星系(或多个星系)具有较长的恒星形成历史。该研究强调了仙女座星系和银河系之间的相似之处,强化了合并在星系演化和增长中发挥关键作用的理论观点。M31与银河系非常相似,因为两个星系的内晕都由来自单一吸积事件的恒星主导。

暗能量光谱仪(DESI)的强大功能在这项研究中得到了充分展示,它能同时从个天体收集光谱,这种复杂的仪器是世界上最强大的多目标测量光谱仪,可以在两分钟内重新配置其个独立的焦平面,因为它在目标之间旋转。它旨在测量超过亿个遥远星系和类星体的光谱以绘制宇宙的大尺度结构图,以及暗能量如何推动其膨胀。这项科学任务不可能在世界上任何其他设施中完成。

暗能量光谱仪(DESI)位于亚利桑那州图斯康附近基特峰国家天文台的梅尔望远镜内

DESI惊人的效率、吞吐量和视野,使其成为世界上对仙女座星系中的恒星进行调查的最佳系统,令人惊奇的是,我们可以仰望天空并阅读另一个星系数十亿年的历史。这些历史都写在其恒星的运动中——每颗恒星都讲述了故事的一部分,最初的观察超出了我们最疯狂的预期,我们现在希望与DESI一起对整个仙女座星系的光环进行调查。谁知道又有什么新发现呢!

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