大约100亿年前，银河系——当时是一个较小的星系，不包含其当前的螺旋结构或弥漫的周围恒星晕——遭受了一次巨大的正面碰撞，震动了它的核心。
那时，我们星系的引力将一个质量约为其四分之一的小型伴星系拉入了一场危险的舞蹈：矮星系冲入并冲出银河系盘面，来回振荡，直到最终被完全吞噬。尽管我们的星系幸存下来，但它再也没有恢复原样。这次碰撞打乱了其盘面中恒星的轨道，使其变得更加膨胀，并将外来恒星抛向银河系周围，从而构建了其大部分晕。这次撞击还将新的气体输送到银河系中心，增加了燃料，这些燃料与银河系现有的储备混合并融合，形成了新一代的恒星。
随着时间的推移，矮星系逐渐消失，但其碰撞的伤疤从未真正消失——并非它们容易被发现。天文学家长期以来一直认为银河系可能是由大量合并的矮星系发展而来的，但他们一直在努力揭示最大规模合并的迹象——直到今天。现在，一篇发表在《自然》杂志上的新论文提供了证据——或者说是接近证据的东西。“这就像揭开化石或考古证据，了解星系是如何形成的，”加州大学尔湾分校的天文学家詹姆斯·布洛克说，他与这项新研究无关。
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该论文由荷兰卡普坦天文研究所的天文学家阿米娜·赫尔米和她的同事共同撰写，是继期待已久的盖亚第二次数据发布之后涌现出的大量论文之一——盖亚是欧洲航天局于2013年发射的航天器，旨在以前所未有的细节绘制天体图。在其任务过程中，盖亚以前所未有的精度确定了13亿银河系恒星的位置、运动、亮度和颜色，天文学家利用其数据在银河系传记中撰写了新的、异常丰富的章节。
事实上，在今年4月第二个数据集发布后，许多团队瞥见了我们暴力历史的蛛丝马迹——记录在显得格格不入的恒星中。剑桥大学的天文学家瓦西里·贝洛库罗夫领导一个团队发现大量恒星与星系的自转不同步运动，而是违反所有预期地向银河系中心流去或远离银河系中心。另一位卡普坦天文学家海尔默·科普曼领导的一项研究发现银河系晕中有一个“斑点”的恒星以与银河系中大多数恒星相反的方向运行。巴黎天文台的天文学家米沙·海伍德发现晕中存在化学丰度异常的快速移动恒星——这表明它们可能在银河系外形成。“这真的只是冰山一角，”赫尔米说。尽管所有这些研究都将过去的碰撞归咎于这些异常现象，但它们在碰撞发生的时间、卫星星系的质量以及该事件是否涉及单个大型矮星系或几个较小的矮星系上存在分歧。哥伦比亚大学的天文学家凯瑟琳·约翰斯顿表示，另一方面，赫尔米的研究汇集了多条证据，描绘了迄今为止最引人注目的景象，她没有参与这项工作。而且，它依赖于一次——但却是大规模的——合并。
赫尔米和她的同事分析了银河系晕中的50,000颗盖亚恒星，发现其中33,000颗恒星具有相似的角动量，并且以与它们应该运行的方向相反的方向运行。“那时，很明显这很奇怪，”她说。“星盘是有序的；你有1亿颗恒星围绕银河系中心有序地运动。然后你有一些恒星决定朝相反的方向运动。这暗示着这些恒星不可能在银河系中形成。”为了进一步检验这个假设，该团队还分析了先前使用地面APOGEE恒星巡天研究的600颗恒星的化学成分。在每个星系中，由于恒星死亡和重生的循环，比氢和氦重的元素的丰度随着时间的推移逐渐增加。但是，这种增加的确切模式对于每个星系都是特定的，就像指纹一样。结合模拟潜在合并的模拟，盖亚和APOGEE数据加强了这些恒星确实是外星入侵者的概念，表明它们起源于一个在100亿年前停止形成恒星的单个大型矮星系——当时它被同类相食了。
该团队将已故星系命名为“盖亚-恩克拉多斯”，以纪念太空天文台和希腊神话中的一个人物恩克拉多斯，他是一个巨人，据信被埋在埃特纳火山下，并对该地区的地震负责。
如果这项研究是正确的，首先证实了理论家长期以来的想法：像银河系这样的星系通过吞噬许多较小的星系而发展到巨大的规模。“我们不知道银河系是否经历过任何合并，”赫尔米说。“当你看到另一个星系发生合并时，你永远不知道这是否只是个别现象。因此，我们现在拥有数据，它确实告诉我们合并已经发生，并且对我们星系的历史产生了重大影响——我认为这是证实我们认为星系通过合并建立起来的这种图景的一个非常重要的步骤。”仅仅是确认本身就使许多天文学家进入了一种欣快状态。
此外，这项研究还为新的研究途径提供了前所未有的机会。尽管天文学家已经在遥远宇宙的角落发现了正在合并的星系，但在银河系中看到的碰撞——即使只是一个残余物——也提供了第一排座位，可以提供更多的答案。即使是我们最近的邻居仙女座，也太远了，无法对那里的合并进行可靠的研究。“在近三百万光年之外，我们永远不会去仙女座居住或详细研究它，”不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的天文学家金·文恩说，她没有参与这项研究。“这是我们唯一的机会。”有了这个机会，天文学家可能会更好地分析起作用的物理原理。以银河系的螺旋星盘为例。该星盘由两部分组成：一个较薄、致密的区域，被一个较厚、更弥散的区域包围——但没有人知道厚星盘是如何产生的。尽管赫尔米指出，所讨论的碰撞加热并将薄星盘的一部分膨胀成厚星盘，但未来对碰撞的模拟将帮助天文学家更好地回答这个问题。
答案将进一步阐明这些星系残骸。事实上，赫尔米希望利用银河系的演化“就像一块罗塞塔石碑”——更好地了解宇宙中星系是如何演化的，以及它们如何影响宇宙。文恩说，结果甚至可能帮助天文学家理解未来近在咫尺的碰撞，届时仙女座星系将在大约40亿年后直接撞击银河系。