100亿年前的银河系是什么样子化石星系 [复制链接]

就像如今的古生物学家通过三叶虫、古蜥类的化石来研究二叠纪，通过恐龙的化石来研究侏罗纪、白垩纪的地球环境一样，天文学家们也可以通过一些非常古老的天体来研究银河系甚至宇宙的发展历史。

古老的天体对挖掘银河系发展历史的天文学家来说至关重要，比如测定银河系的年龄，就得靠这些天体。就像生物学家们通过碳-14测定法来测定古生物化石的年代一样，天文学家们也是靠放射性元素来测定星系的年龄的。某些放射性元素的半衰期非常长，比如钍元素的半衰期长达亿年，天文学家们只要通过天文望远镜和高分辨率光谱仪，检测到银河系中最古老的恒星中的钍，就能估算出这颗恒星的年龄。

在天文的时间尺度上，银河系的诞生时间和最古老的恒星的诞生时间之差，是可以忽略不计的（即使这个误差高达上千万年）。因此，只要估算出最古老恒星的年龄，就能对银河系的年龄做出一个差不多的估计——即亿年。

除了年龄的估算之外，科学家们还能从这些更古老的天体中挖掘出更多关于银河系的历史的信息。古老恒星的意义如此重要，那么那些可以被称作“化石”的古老星系呢？

最近，科学家们利用阿帕奇波因特天文台的星系演化实验数据，发现了一个隐藏在我们的银河系深处的“化石星系”。这些科学家将他们的研究成果发表在了《皇家天文学会月刊》上，同行的很多天文学家认为，这个发现可能会颠覆我们对银河系的发展历史的理解。

这个古老的星系可能在亿年前与我们的银河系发生了碰撞，那个时候我们的星系还处于婴儿期。天文学家们将这个古老的星系命名为“赫拉克勒斯”（Heracles）。这个名字源于希腊古代神话中的英雄的名字，在中国也被译为“海格力斯”，希腊语的意思是“赫拉给予光荣的人”。

在古希腊神话中，赫拉克勒斯是宙斯的私生子，因为他的母亲畏惧宙斯的妻子赫拉的惩罚，因此给他取名为“赫拉克勒斯”。也有说是为了感谢赫拉用自己的乳汁救活了奄奄一息的刚出生的赫拉克勒斯，因此他的母亲才给他取了一个用来感谢赫拉的名字。科学家们给这个古老星系取名“赫拉克勒斯”，正是符合后者的寓意——在银河系诞生之初，收到的不朽的礼物。

赫拉克勒斯星系的遗迹约占银河系球状光环的三分之一。但是如果赫拉克勒斯的恒星和气体在银河系晕中占了如此大的比例，为什么我们以前没有看到它呢？答案在于它位于银河系深处。

来自英国利物浦约翰摩尔大学（LJMU）的天文学家里卡多·斯基亚文（RicardoSchiavon）说，要找到这样一个化石星系，我们必须研究成千上万颗恒星的详细化学组成和运动。这对于银河系中心的恒星来说尤其困难，因为它们被星际尘埃云遮住了。

“要找到这样一个化石星系，我们必须研究成千上万颗恒星的详细化学组成和运动，”来自英国利物浦约翰摩尔大学（LJMU）的里卡多·斯基亚文（RicardoSchiavon）说，他是研究小组的重要成员这对于银河系中心的恒星来说尤其困难，因为它们被星际尘埃云遮住了。阿帕奇波因特天文台先进的天文望远镜让天文学家们穿透尘埃，窥探到银河系更深的地方。

阿帕奇波因特天文台是通过在近红外光下拍摄恒星光谱而不是被尘埃遮蔽的可见光来实现的。在十年的观测寿命中，天文学家们已经测量了银河系中超过50万颗恒星的光谱，包括它先前被尘埃遮蔽的核心。来自伦敦大学的研究生丹尼·霍塔（DannyHorta）解释，在稠密的银河系心脏地带发现不寻常的恒星，就像大海捞针一样难。

为了将赫拉克勒斯的恒星与原始银河系的恒星分开，研究小组利用阿帕奇波因特天文台的望远镜测量到的恒星的化学成分和运动速度。“在我们观察的成千上万颗恒星中，有几百颗的化学成分和速度有着惊人的不同，”霍塔说，这些恒星非常不同，它们可能来自另一个星系。通过对它们的详细研究，我们可以追溯出这个“化石星系”的精确位置和历史。

因为星系是通过小星系在时间上的合并而形成的，老星系的残余物经常出现在银河系的外晕中，而银河系是一个巨大但非常稀疏的恒星云。但由于我们的星系是由内而外形成的，要想找到最早的合并，就需要观察银河系光环的最中心部分，而这些古老的天体正好深藏在圆盘和凸起内部。

最初属于赫拉克勒斯的恒星大约占整个银河系光环质量的三分之一，这意味着这一新发现的古代碰撞一定是我们银河系历史上的一个大事件。这表明我们的星系可能是不寻常的，因为大多数类似的大质量漩涡星系的早期生命要平静得多。“作为我们的宇宙家园，银河系对我们来说已经很特殊了，但是这个埋藏在其中的古老星系使它更加特殊，”斯基亚文说。

在这个发现的基础上，天文学家们还将利用赫拉克勒斯发出的近红外光、可见光，来测量银河系所有地区10倍数量恒星的光谱。待所有数据都采集完毕，“银河系制图器”项目将有可能为我们描绘银河系亿年前的模样，揭示银河系这亿年来的发展历史。