银河系|带你走进银河系的新历史( 二 ) 恒星|天文学家

在盖亚的数据发布后的几天里，斯蒂托从完整的数据集中提取了42颗古老恒星，然后追踪它们的运动。他发现，大多数恒星流动如预测的那样穿过了银晕，但也有大约四分之一的恒星不是如此。相反，它们似乎陷入了银河系最年轻的区域——银盘上。这一结果令斯蒂托感到非常困惑。

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后续研究证实，这些恒星的确长期存在于银盘上，而不仅仅是过客。通过最近的两次调查，斯蒂托和同事收集了大约5000颗贫金属恒星。它们中有数百颗似乎可以称得上银盘的“永久居民” 。另一组研究人员筛选了第二次调查中确定的大约500颗恒星，发现大约十分之一的恒星平躺在类似太阳轨道的圆形轨道上。第三个研究小组发现，在扁平的银盘轨道上，有不同金属丰度（因此年龄也各不相同）的恒星都在运动。巴黎天文台的天文学家、研究第一作者保拉·迪马泰奥表示：“这是一个全新的情况。 ”
为何会出现这样与年龄不吻合的情况呢？斯蒂托推测，可能是原始气体团设法避开了从超新星中抛出的所有金属，然后坍缩形成了看起来很古老的恒星。还有一种说法是，银盘可能是在银晕成形的时候就开始形成，比原先预计的提前了近10亿年。
为了弄清哪一种可能性更大，斯蒂托联系了托拜厄斯·巴克，后者是德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的研究者，擅长星系的数字模拟。在以往的研究中，天文学家一般认为银晕先产生，然后才形成银盘，但这些研究都是基于分辨率相对较低的数据。
托拜厄斯·巴克将他的模拟锐度提高了10倍。在这种分辨率下，每次运行都需要大量的计算资源。即使他可以使用德国的莱布尼茨超算中心，一次模拟也需要三个月的计算时间。最终，他重复了6次这样的模拟。
在这6次模拟中，有5次产生了与银河系极为相似的“二重身”；而其中两次模拟的特征是出现了大量贫金属银盘恒星。
这些古老的恒星是如何进入银盘的？简单来说，它们是“星际移民” 。其中一些恒星诞生于银河系之前的气体云中。然后，这些气体云碰巧将它们的一些恒星送入了某些轨道，这些轨道最终形成了银盘的一部分。其他恒星来自于较小的“矮”星系，这些星系在猛烈撞击银河系之后，融入了正在形成的银盘。

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该小组在11月发表的研究结果表明，经典的银河系形成模型并不完整。正如预期的那样，气体云确实会坍缩成球状银晕，但当恒星以适当的角度到来时，也能同时触发银盘的形成。 “（理论家们）并没有错， ”托拜厄斯·巴克说， “他们只是缺少了一部分信息。 ”
躁动的年轻银河复杂的事情还不止这些。天文学家通过盖亚空间望远镜发现了银河系“年轻”时发生过剧烈碰撞的直接证据。在以往的假设中，银河系有一个躁动的年轻时代，而普林斯顿高等研究院的天文学家赫尔墨·科佩尔曼在盖亚任务数据的帮助下，终于具体确定了来自最大规模合并事件的残余。
科佩尔曼回忆称，盖亚任务2018年的数据发布是在一个周三，对资料的疯狂下载甚至使网站都停机了。他在周四处理了这些数据，而到了周五他已经知道，一个重大发现即将浮出水面。在银河系的各个方向，他都发现了大量的银晕恒星，以同样奇特的方式在银河系中心来回移动——这可能表明它们来自于一个单独的矮星系。科佩尔曼和同事在周日之前就准备好了一篇简短的论文，并在当年6月接着进行了一项更详细的分析。