海妖揭示自己：天体物理学家重建银河系合并我们的银河系历史

银河系家谱

像银河系这样的星系是由较小的祖先星系合并而成的。由海德堡大学天文学中心的Diederik Kruijssen博士领导的国际天体物理学家团队成功地重建了我们家庭星系的合并历史，并创建了完整的家谱。为了实现这一目标，研究人员用人工智能分析了绕银河系运转的球状星团的特性。他们的调查显示，以前未知的星系碰撞一定会永久改变银河系的外观。

银河系的家谱。银河的主要祖先由树的树干表示，并由恒星质量着色。黑线表示五个已识别的星系。灰色虚线描绘了银河系经历的其他合并，这些合并无法与特定的祖先建立关联。从左至右，沿p顶部的六个图像指示已识别的祖先星系：射手座，红杉，海妖，银河系的主要祖先，赫尔米河的祖先和盖亚·恩克拉德斯·香肠。

球状星团是由多达一百万颗恒星组成的密集群，几乎与宇宙本身一样古老。银河系拥有超过150个这样的星团。“其中许多来自较小的星系，这些星系后来合并形成了我们今天生活的银河系，”克鲁伊森博士解释说。为了研究合并历史，海德堡研究人员和他的同事（利物浦约翰摩尔大学（英国）的Joel Pfeffer博士）及其研究小组开发了一套称为E-MOSAICS的高级计算机仿真套件。这些模拟包括用于球状星团形成，演化和破坏的完整模型。

德国-英国小组使用这些模拟将球状星团的年龄，化学成分和轨道运动与它们形成的祖先星系的特性联系在一起，距今已有一百亿年的历史了。通过将这些见解应用于银河系中的球状星团组，他们不仅确定了这些祖先星系的质量，而且还确定了它们何时与我们的星系合并。

E-MOSAICS模拟之一的电影，显示了类似银河系的星系的形成。灰色阴影表示气体破碎，形成恒星，并落到中央星系上。新生恒星通过强烈的辐射和超新星爆炸将气泡吹入气体。球状团簇由彩色圆点表示，其中颜色表示化学成分：蓝色团簇中的元素含量比氦大，而红色团簇中的元素含量高。随着时间的流逝，中央星系与较小的卫星星系合并会带来大量球状星团。这些星团的年龄，化学成分和轨道揭示了它们最初形成的祖先星系的质量，以及它与中心星系合并的时间。这些共同作用使银河系的家谱得以破译。

“主要挑战是合并过程非常混乱，因为球状星团的轨道被完全改组，” Kruijssen博士解释说。为了克服这种复杂性，我们开发了一个人工神经网络，并在E-MOSAICS仿真中对其进行了训练。我们惊讶地发现人工智能使我们仅使用它们的球状星团来重建模拟星系的合并历史。然后，研究人员将神经网络应用于银河系中的球状星团组，并精确地确定了祖先星系的恒星质量和合并时间。他们还发现了银河系与未知星系之间先前未知的碰撞，研究人员将其命名为“克拉肯”。

Kruijssen博士补充说：“与Kraken的碰撞一定是银河系经历过的最重要的合并。”以前，人们认为与90亿年前的盖亚-土卫二星系碰撞是最大的碰撞事件。但是，与Kraken的合并发生在110亿年前，当时银河系的体积比今天小四倍。海德堡的科学家解释说：“因此，与Kraken的碰撞必须确实改变了当时银河系的面貌。”

综上所述，这些发现使研究团队能够重建我们家庭银河系的第一棵完整的家谱。在其历史过程中，银河系吞噬了大约五个拥有1亿多颗恒星的星系，并吞噬了大约十个拥有至少一千万颗恒星的星系。在六到一百一十亿年前，最大的祖先星系与银河系相撞。Kruijssen博士预计，这些预测将有助于将来寻找祖先星系的遗骸。“现已鉴定出五个以上的祖先星系碎片。海德堡研究人员总结道：“借助现有和即将推出的望远镜，应该有可能找到所有的望远镜。”

研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。

参考：JM Diederik Kruijssen，Joel L Pfeffer，MélanieChevance，Ana Bonaca，Sebastian Trujillo-Gomez，Nate Bastian，Marta Reina-Campos，Robert A所著的“克拉肯揭示了自己-用E-MOSAICS模拟重建的银河系合并历史”克雷恩，梅根·休斯（Meghan E Hughes），2020年8月17日，皇家天文学会月刊。DOI：
10.1093 / mnras / staa2452