【博科園-科學(xué)科普】自古以來人們就仰望夜空，看到仙女座星系。作為離我們最近的星系，科學(xué)家們已經(jīng)能夠觀察和仔細觀察這個巨大的螺旋星系幾千年了。到了20世紀，天文學(xué)家意識到仙女座星系是銀河系的姐妹星系，正在向我們移動（或者說互相接近）。在45億年后的時間里，它甚至?xí)豌y河系形成一個超級星系。然而天文學(xué)家似乎對仙女座星系的一個主要方面的看法是錯誤的。根據(jù)最近由法國和中國天文學(xué)家組成的研究小組的研究，這個巨大的螺旋星系形成于不到30億年前的一次大規(guī)模的合并。

根據(jù)一項新的觀察和數(shù)值模擬，科學(xué)家已經(jīng)確定仙女座星系是由最近的碰撞形成的。圖片版權(quán)：Wikipedia Commons/Adam Evans

這意味著仙女座，正如我們今天所知道的：實際上比太陽系更年輕，太陽系地球還年長15億年歲！這項名為《仙女座星系及其區(qū)域2-3億年前主要合并范例》的研究最近在皇家天文學(xué)會的月報上發(fā)表。法國巴黎天文臺Etoiles，Physique et Instrumentation（GEPI）部門Galaxies的主要研究員Francois Hammer領(lǐng)導(dǎo)的團隊包括來自中國科學(xué)院和斯特拉斯堡大學(xué)的成員。

依靠最近研究收集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了仙女座星系和銀河系的巨大差異。第一個研究是在2006年到2014年之間進行的，展示了仙女座星系在其圓盤(不到20億年)中擁有大量年輕的藍色恒星，它們在大尺度上進行隨機運動。這與銀河系圓盤上的恒星形成了鮮明的對比。此外2008年至2014年間，在夏威夷群島的法裔加拿大望遠鏡(CFHT)進行的深入觀察顯示了仙女座星系光環(huán)的一些有趣之處。這個巨大的區(qū)域是銀河系的10倍大，是由巨大的恒星流構(gòu)成的。其中最突出的就是所謂的“巨型河流”，這是一種扭曲的圓盤，它的邊緣有貝殼和團塊。

利用這一數(shù)據(jù)，法國和中國的合作用法國現(xiàn)有的兩臺最強大的計算機——巴黎天文臺的MesoPSL和國家科學(xué)研究中心(CNRS) IDRIS-GENCI超級計算機，建立了一個詳細的“仙女座菌株”數(shù)值模型。用最終的數(shù)值模型，團隊能夠證明這些最近的觀測只能通過最近的碰撞來解釋?；旧系贸鼋Y(jié)論在7到100億年前，仙女座星系由兩個星系組成，它們緩慢地到達了一個相遇的軌道。在優(yōu)化了這兩個星系的軌跡后，研究人員確定它們會在18到30億年前碰撞。這一碰撞是我們今天所知道的仙女座菌株誕生的原因，它使它比我們的太陽系更年輕——這是大約46億年前形成的。

更重要的是能夠計算出兩個母星系的質(zhì)量分布，它們合并成仙女座星系，這表明大星系的體積是小星系的四倍。但最重要的是，這個團隊能夠詳細地再現(xiàn)今天所有構(gòu)成仙女座菌株的結(jié)構(gòu)，包括凸起、棒、大圓盤以及年輕恒星的存在。在它的圓盤上有年輕的藍色恒星，至今仍無法解釋，這是由于碰撞后發(fā)生的一段強烈的恒星形成時期。此外像“巨流”和光環(huán)外殼的結(jié)構(gòu)屬于較小的父星系，而分散的團簇和光環(huán)的扭曲性質(zhì)則來自于較大的星系。

研究也解釋了為什么與其他星系相比，較小星系的特征在重元素中有不足之處，也就是說它的質(zhì)量不那么大，所以它形成的重元素和恒星較少。這一研究對于星系的形成和演化非常重要，主要是因為它是第一個成功地再現(xiàn)星系的數(shù)值模擬。這項研究的影響范圍遠遠超出了我們銀河系的范圍。這也是一個很好的例子，說明越來越精密的儀器如何導(dǎo)致更詳細的觀察結(jié)果，而這些觀察與越來越復(fù)雜的計算機和算法相結(jié)合，會導(dǎo)致更詳細的模型。

人們只能猜測未來的外星智能(ETI)是否會對我們自己的星系產(chǎn)生類似的結(jié)論，一旦它與仙女座星系合并，數(shù)十億年之后。碰撞和產(chǎn)生的特征肯定會引起任何先進物種的興趣研究它！

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參考：巴黎天文臺，皇家天文學(xué)會月報