根據目前的研究,在30至40億年后,銀河系將會與仙女座大星系發生碰撞,最終融合為同一個星系。不過,根據最新的研究,早在20億年前,仙女座大星系就曾經進行過一次瘋狂的吞噬了。
星系之間的碰撞并不是稀奇事,這在宇宙的歷史上頻頻出現。包括我們的銀河系在內,也曾經融合了許多的星系,才成長到今天10萬光年的直徑的。在未來,大小麥哲倫星云以及人馬座矮橢球星系等衛星星系,都將在銀河系的引力作用下被吞噬。
同樣的,作為本星系團中最巨大的星系,直徑達到了22萬光年的仙女座大星系也經歷過相似的過程。盡管它現在和我們距離有254萬光年,不過它和銀河系正在以每秒大約300公里的速度相互靠近,并最終融為一體。
仙女座大星系的演化歷史,對于天文學家來說也是非常重要的研究課題,因為它在一定程度上也能反映銀河系的歷史。 最近,在利用暗能量光譜儀(DESI)對其進行觀測的時候,天文學家發現了一個巨大的秘密。
暗能量光譜儀于2018年安裝在美國亞利桑那基特峰國家天文台的梅耶爾天文望遠鏡中,包含了5000個微型機器人,分為10組,主要目標就是探測暗能量對宇宙膨脹的影響。其研究手段是對整個宇宙數以千萬計的星系、類星體的光譜進行觀測,繪制出史無前例的宇宙3D地圖。
在利用DESI進行觀測的時候,天文學家發現,仙女座大星系中有大約7500顆恒星比較特殊。根據它們的位置和運行狀態進行分析,他們發現這些恒星原本并不屬于仙女座大星系,而是從其他星系遷移過來的。盡管它們的「移民」時間遠在大約20億年前,但這段歷史還是被天文學家還原了。
雖然關于星系合并的歷史,我們說得如此肯定,但天文學家也一直在努力尋找著足夠確切的證據。而這一次的發現,正是他們夢寐以求的觀測結果。愛丁堡大學的天體物理學家Sergey Koposov指出:「在此之前,我們從未在恒星的運行中如此清晰地看到這種證據,也未曾發現通過這種合并過程形成的結構。」
當星系發生碰撞,恒星融入新星系的時候,通常會形成碎片流、環或者羽流等特征,這就是天文學家尋找的星系碰撞的證據。
在本次觀測中,天文學家不僅發現了這樣的結構,并且其運行模式和此前建立的動力學模型高度一致,印證了此前的理論。
除了運行模式之外,恒星的金屬性也是證明其來源的關鍵。一般來說,形成于相同區域的恒星,包含的化學元素成分也是保持一致的,并且除了氫和氦以外的成分越多,就代表其形成時間越晚。通過對這些恒星的金屬性的分析,天文學家也能確認它們有一個和仙女座大星系不同的起源。
本期科普原本就到這里了,不過我注意到,很多自媒體在介紹這次發現的時候,提到的都是「銀河移民」。其實看看英文原版內容就會發現,其用詞是「galactic」,翻譯過來是「銀河的、星系的」。而實際上,本次發現中的7500顆恒星并非來自銀河系,因此只能翻譯為「星系移民」。