窥星汉往昔

   　翻译：葛文迪

　　校对：牧夫天文校对组

　　编排：胡暖暖

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　　原文链接：https://phys.org/news/2020-11-family-tree-milky-deciphered.html

　　科学家早已知道星系可以通过小型星系的并合来扩大，但是我们银河系的过去却一直是个谜。如今，一支国际天体物理学家团队通过人工智能分析了围绕银河系运行的球状星团的性质，成功完整重建了我们银河系的演化谱图。论文发表在了英国皇家天文学会的月报当中。

　　球状星团是由上百万颗与宇宙几乎同龄的恒星组成的致密星团，银河系有超过150个这样的星团，它们中的一部分是在较小的星系中形成的，这些较小的星系并合后形成了我们如今所在的星系。数十年来，天文学家一直猜想这些球状星团的高龄意味着它们在星系的形成历史中扮演“化石”的角色，但是这个猜想直到有了最新的模型和观测结果后才得以证实。

　　星系的并合

　　图片来源：网络

　　一只由来自海德堡大学天文中心的Diederik Kruijssen博士和来自利物浦约翰摩尔斯大学的Joel Pfeffer博士带领的国际团队，仅仅根据银河系的球状星团就成功推断出银河系的并合历史，并重建了银河系的演化谱图。

　　为了做到这一点，他们建立了一套先进的计算机仿真，模拟类银河系星系形成的过程。这个被称为E-MOSAICS的计算机仿真模型是目前唯一可以模拟球状星团形成、演化和消亡完整过程的模型。

　　哈勃望远镜的数据显示，40亿年后仙女星系将与银河系发生并合。

　　图片来源：网络

　　在仿真中，研究人员得以将球状星团的年龄、化学组成和轨道运动与它们在百亿年前诞生的原始星系联系起来。利用对这些银河系中球状星团群的深刻认知，研究人员们不仅可以确定这些原始星系中包含恒星的数量，还可以知晓它们并入银河系的时间。

　　Kruijssen解释道“在将球状星团的性质与宿主星系的并合历史联系起来的过程中，最大的挑战就在于星系的形成是一个极其混乱的过程，球状星团的运行在这时完全被打乱了。”

　　“为了搞清楚现存的这个复杂系统，我们最终决定使用人工智能。我们在E-MOSAICS仿真中训练了一个人工神经网络来将球状星团的性质与宿主星系的并合历史联系起来。我们在仿真中将算法测试了数以万次，而这个算法仅使用球状星团总体就可以重建仿真星系的并合历史，其精准程度也让我们又惊又喜。”

　　M13武仙座球状星团

　　图片来源：网络

　　受此鼓舞，研究人员们开始挖掘银河系的并合历史。为此，他们选用基于轨道运动而被认为来自相同原始星系的球状星团群。将神经网络应用于这些球状星团群后，研究人员不仅可以更精准地得到原始星系的恒星质量与并合次数，还发现银河系曾经与一个神秘的星系发生过碰撞，研究人员们将这个神秘的星系命名为“Kraken”（北欧神话中的海怪）。

　　Kruijssen补充道：“与Kraken的碰撞对于银河系来说一定是一次史无前例的并合，在之前，大约九十亿年前与盖亚-恩克拉多斯星系（the Gaia-Enceladus-Sausage galaxy）的碰撞被认为是最大的碰撞事件。但是，与Kraken的碰撞发生在110亿年前，那时的银河系的质量是现在的四分之一。因此，与Kraken的碰撞在那时一定改变了银河系的样貌。

　　由星系球状星团E-MOSAICS仿真结果得到的银河系并合树状图。银河系的主要原始星系由树状图中的树干表示，根据其恒星质量着色。黑色线条表示5个确定的卫星星系，灰色点状虚线表示银河系根据预测可能经历过的其它并合，只是还不能与特定原始星系确定联系。

　　图片来源：D. Kruijssen / Heidelberg University

　　综上所述，这些发现使得研究团队可以首次完整重建我们银河系的并合系谱图。在其漫长的岁月中，银河系吞噬了大约5个恒星超过一亿颗的星系，以及15个至少有一千万颗恒星的星系。质量最大的原始星系与银河系的碰撞发生在60亿年到110亿年以前。

　　研究人员们期望他们的预测可以推动对这些原始星系遗迹的搜寻。Kruijssen 总结道：“现在已经确定了超过5个原始星系的遗骸。在当下和将来的望远镜帮助下，应该可以找到全部的原始星系遗骸。”

『天文时刻』 牧夫出品

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NASA将太阳活跃区域合而成的图，看起来就像是一个万圣节南瓜灯。

​图片来源：NASA