普朗克天文学研究所银河可能是从130亿年

马克斯·普朗克天文学研究所(MPIA)的向茂盛和Hans-WalterRix发表了关于银河诞生和形成历史的新研究成果。在这次的研究中,欧洲航天局(ESA)的太空望远镜“Gaia”的观测数据起到了重要作用。

此前一直认为银河是在约亿年前开始形成的,但两位科学家在此次研究中表示,银河的形成时期有可能是追溯20亿年的约亿年前(大爆炸之后约8亿年)。

构成“厚圆盘”的部分星球可能形成于约亿年前

以盖亚太空望远镜的最新观测数据EDR3为基础制作的全天影像

银河有很多星星聚集在一起的中央部分的“巴尔吉”(bulge,银河巴尔吉),包围巴尔吉的扁平的“圆盘”(disc,银河圆盘),包围巴尔吉和圆盘的球形稀薄的“哈罗”(halo,银河哈罗)等构造。

圆盘的直径约为10万光年,太阳系位于距离银河中心约2.6万光年的圆盘内部。这个圆盘并不是单一的结构,而是由较老的恒星形成的“厚圆盘”(thickdisk)和较新恒星形成的“薄圆盘”(thindisk)重叠而成的结构。据ESA称,厚圆盘的厚度是薄圆盘的2倍以上,但直径却比薄圆盘小,太阳系附近属于厚圆盘的星球只有几个百分点。

向茂盛和Hans-WalterRix此次利用ESA盖亚空间望远镜和中国多天体光谱观测望远镜“LAMOST”的观测数据,调查了分布在整个银河中的约25万颗“次巨星”的年龄。次巨星被认为是正处于从主序星向巨星进化阶段的恒星,恒星中心的氢核融合反应正在结束。

从侧面看银河的想象图。左上角的小图显示了厚圆盘(Thickdisc)和薄圆盘(Thindisc)的厚度差异

以各个地方的次巨星的年龄为基础,两人推导出了银河形成的历史。

在距今约亿年前,最初构成银河“厚圆盘”的星星开始形成。20亿年后的大约亿年前,银河与另一个被称为“盖亚·源西·恩克拉多斯”的星系合并。

与盖亚·源西·恩克拉多斯的合并使银河中的恒星形成活动更加活跃,组成晕的内侧部分(innerGalactichalo,内部银河晕)的恒星在短时间内形成。合并后,恒星在厚圆盘上的形成仍在继续,但由于原本存在的气体被耗尽,大约在80亿年前停止了形成。

但是在那之后,从外部流入银河的氢气被认为是稳定的。厚圆盘中的恒星形成活动已经结束,流入的气体在盘中积累。积蓄的气体不久就会收缩,开始新的恒星形成活动,形成以太阳为首的“薄圆盘”的恒星。现在的银河就是通过这两个阶段的恒星形成活动形成的。

另外,恒星内部通过核融合反应生成金属(这里是指比氢和氦更重的元素)。由于生成的金属会通过超新星爆炸和恒星风等向周边释放,所以银河的金属量会随着时间的流逝而增加。这次的研究显示,由于大约亿~80亿年前的恒星形成活动,厚圆盘的金属量增加了10倍以上。这一时期诞生的恒星如果年龄相同,金属量看起来也相同,因此可以认为当时较厚的圆盘中气体混合得很好。

在这项研究中,向茂盛和Hans-WalterRix使用了盖亚于年12月发布的第三次观测数据“EDR3(EarlyDataRelease3)”。该数据的完整版“DR3(DataRelease3)”计划于年6月发布,研究人员将能够使用更详细的恒星信息进行研究。

此外,正朝着年夏天开始科学观测的方向调整的太空望远镜“詹姆斯韦伯”是观测早期宇宙星系、研究恒星化学成分的目的之一。据说未来计划进行进一步的调查观察(光谱调查)。基于这一前景,MPIA希望银河考古学的新篇章可能即将开始。




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