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一项对附近的仙女座星系进行的非常详细的观测调查显示,我们的这个近邻螺旋星系可以作为我们银河系的观测代理,它显示了我们的邻居似乎已经吞噬掉的较小星系的残骸。
泛仙女座考古调查尚未完成,但已经产生了科学成果,例如本周《自然》杂志上的成果。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)该研究对仙女座的高分辨率观察进一步证实了星系增长的普遍理论——今天的大型星系是通过吞噬较小的伴星来达到现在的规模的。
这项调查依赖于在夏威夷莫纳克亚山顶的加拿大-法国-夏威夷望远镜进行的观测,由天体物理学家艾伦·麦克康纳奇领导,他是加拿大国家研究委员会位于不列颠哥伦比亚省维多利亚市的赫茨伯格天体物理研究所的研究员。
天文学家喜欢研究仙女座,部分原因是它距离我们很近——在250万光年之外,它足够接近我们,以至于可以在星系内解析出单个恒星。而且,仙女座可以完整地看到,不像我们深深嵌入其中的银河系。“如果你在一个城市里,想弄清楚这个城市的样子,那就困难得多,”麦克康纳奇说。此外,他还补充说,基于与宇宙中其他星系的比较,仙女座似乎是一个相当有代表性的螺旋星系,因此解开其形成的奥秘可能有助于天文学家了解星系过程是如何普遍运作的。
占主导地位的宇宙学理论认为,星系通过吸积过程增长——通过吞噬较小的星系并将其质量纳入不断增长的合并体中。与对银河系的类似观测一致,仙女座的调查发现了一种这种过程的考古记录——被吞噬星系的化石遗骸。
“我们对星系是如何形成的有一些想法,这与较小星系的合并有关,”麦克康纳奇说。“如果这是真的,那么当我们观察星系周围广阔的区域时,我们实际上应该能够看到形成过程的残余物。”这些残余物,麦克康纳奇称之为“这些矮星系的部分消化残骸”,呈现出大型的、弥散的恒星流的形式,这些恒星流是以前的星系群,已被较大星系的引力拉开。
正如吸积理论预测的那样,仙女座的调查正在发现其中的几个残余物。“当我看到这张照片时,我真的很高兴,”加州大学欧文分校的宇宙学家詹姆斯·布洛克说,他曾研究过星系形成的残留物应该是什么样子。“这正是我们所期望的那种东西——这些恒星流,这非常清楚地证明了你过去发生过所有这些吸积事件。”
布洛克指出,这并不是第一次发现此类证据——事实上,麦克康纳奇的一些合著者在2001年发表了仙女座星系吞噬的证据。但每一次越来越详细地观察星系都会提供更多的例子,因此也更有说服力。“在真正看到观察结果证明你的理论之前,你永远不会对你的理论那么有信心,”布洛克说。“所以这并不是乏味的;从这个意义上说,它是令人兴奋的。”
新的调查还表明,仙女座的增长仍在快速进行,而且规模庞大。全景图揭示了该星系和一个较小的邻居三角座之间可能发生的过去相互作用,三角座上新发现的一个恒星附属物延伸向仙女座的方向证明了这一点。根据研究团队的模拟,该特征可以通过过去几十亿年间两个星系之间的近距离遭遇来解释,这种遭遇从三角座上撕下了一部分恒星。
“它看起来实际上正在被仙女座摧毁,”麦克康纳奇说,考虑到两个星系之间的距离,这会令人惊讶。麦克康纳奇说,如果这种评估是正确的,那么在几十亿年之后——大约在仙女座和银河系预期相遇的同一时间——仙女座将完成对三角座的摧毁,从而创造一个更大的超星系。