130亿年银河系演化史!中国望远镜立功,太厉害了

中国的望远镜不只有天眼!最近 , 天文学家在权威学术期刊《自然》上刊登了一项研究成果 , 那就是梳理了银河系这130亿年来的历史 。 在本次研究中 , 我国的另一台望远镜大显神威 , 这台望远镜 , 就是郭守敬望远镜 。
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(图片说明:银河系)
郭守敬望远镜 , 全称叫做大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜 , 简称LAMOST 。 顾名思义 , 这是一台大视场的望远镜 , 可以同时观测到很大的一片宇宙区域 。 其口径达到了4米 , 是当今世界上兼具口径和视场两方面的最强大的望远镜 。
LAMOST于1997年立项 , 2001年于河北兴隆县正式动工 , 并于2009年6月通过国家验收 。 从建成那天起 , 它就成为了我国最强大的光学望远镜 。 凭借着广阔的视野 , 它不仅可以对整个宇宙的星系进行巡天观测 , 还可以对银河系内的恒星进行大规模调查 。
正是凭借着第二项功能 , 它帮助天文学家完成了这次研究 , 帮助人类更好地理解银河系在这130亿年时间里经历的变化 。
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(图片说明:LAMOST的主镜)
关于银河系的历史演化和现状 , 天文学家们一直非常好奇 。 为此 , 世界各国也建造了许多天文设备来进行观测 。 除了我们的LAMOST之外 , 世界上最著名的一个观测设备 , 当属欧洲航天局的盖亚卫星了 。
盖亚卫星于2013年发射升空 , 其目标就是对银河系内数十亿颗恒星进行精确的观测 , 从而绘制一幅迄今为止最完整、最准确的银河系地图 。 在差不多10年的时间里 , 盖亚卫星进行了海量的观测 , 对银河系内恒星的位置、距离以及运行模式等数据进行了详细的记录 , 这对于我们理解银河系有着重要的帮助 。
那么 , 这和LAMOST有什么关系呢?
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(图片说明:盖亚卫星)
原来 , 来自德国马普天文研究所的两位天文学家向茂盛以及Hans-WalterRix , 从盖亚卫星的海量数据中选取了25万颗亚巨星 , 进行了分析 。 与此同时 , 他们还从LAMOST的数据中调取了这些恒星的光谱 。 光谱被称为宇宙天体的身份证 , 可以反映一颗恒星包含化学元素的丰度 , 有助于天文学家分析它们的历史和状态 。
130亿年银河系演化史!中国望远镜立功,太厉害了】宇宙中有这么多类型的恒星 , 他们为何专门选择亚巨星呢?
所谓的亚巨星 , 指的是恒星进入演化末期 , 主序星阶段结束后所经历的一段时期 。 比如我们的太阳 , 在50亿年后就会变成一颗红巨星 。 相比之下 , 比太阳大得多的恒星 , 寿命就要短一些;至于更小的红矮星 , 可能需要几百亿甚至一万亿年才会进入到亚巨星阶段 。
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亚巨星有一个特点 , 那就是其光度和年龄之间存在着一种相关性 。 只要我们对其光度进行观测和分析 , 就知道某颗亚巨星的年龄是多少 。 简单来说 , 光度越大的亚巨星就越年轻 , 而暗淡一点的就是比较老的亚巨星 。
通过这些数据 , 再加上这些恒星分布的位置 , 研究人员就能够反推出它们经历过什么——或者说是银河系的历史 。
说了这么多 , 研究人员到底还原了一个怎样的银河系历史呢?
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(图片说明:银河系主要结构)
我们知道 , 银河系是一个古老的星系 , 宇宙诞生于138亿年前 , 而银河系在130亿年前就初具雏形了 。 研究人员指出 , 在那个时候 , 银河系就已经形成圆盘结构了 , 这些结构形成了今天银河系银盘比较厚的那部分 , 其直径有大约10万光年 , 厚度也有差不多6000光年 , 内部分布着大量的古老恒星 。
向茂盛介绍 , 早期厚盘的形成时间比今天的银晕早了大约20亿年 , 这也是本次研究的重要发现之一 。
在接下来20亿年的时间里 , 厚盘周围一直被包裹在厚厚的星际气体之中 。 直到110亿年前 , 一次特殊事件改变了银河系的命运——星系撞击 。
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(图片说明:科学家模拟的星系碰撞画面)
此前的研究已经证明 , 在距今110亿年前的时候 , 有一个名叫盖亚·恩克拉多斯香肠的星系撞上了银河系 , 二者融为一体 。 我们此前介绍过这一次以及银河系历史上经历过的多次星系碰撞 , 每一次都对银河系后来的演化具有非凡的意义 。