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作者:旺仔

多国科学家共绘!人马座星流有了第一张3D画像:星流是被潮汐力

2019-11-08 20:44:35 浏览次数: 1601

银河系有许多伴星系,例如位于银盘下方的大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。正如地球引力驱动月亮一样,银河系也是如此。

资料来源:视觉中国

近日,中国科学院天文研究中心特聘年轻研究员、上海天文台博士后研究员李静和中国科学院国家天文台研究员刘超首次用郭守敬望远镜(lamost)描绘了银河系伴星系——射手座矮星系的三维轨道分布。研究结果发表在《天体物理学》杂志上。

银河千层面的杰作

人马座恒星流是由众多恒星组成的“恒星带”,散布在人马座矮星系的前后,就像该星系向前发射的火焰和它留下的尾巴一样李静告诉记者。

银河系和人马座矮星系可能都是在100多亿年前形成的。矮星系的初始质量大约是银河系的十分之一。后来,人马座矮星系“扑向”银河系,并被银河系的引力捕获,成为一个伴星系。由于矮星系现在位于人马座,天文学家将其命名为“人马座矮星系”。

矮星系在落入银河系之前耗尽了气体,恒星诞生于气体中。没有气体,就没有恒星的基本材料,所以人马座矮星系不再像银河系那样有规律的间隔出现新的恒星。"从某种意义上说,这是一个死亡的星系."刘超说道。

后来,人马座矮星系被剥离了许多恒星,形成了恒星流。人们普遍认为,它目前的质量仅为其原始质量的1/10000,现在与银河系相比,它是一个真正的“微小的”。

恒星是如何形成的?"被潮汐力量带出来."李京说道。

当重力源对物体施加力时,由于物体上的每个点到重力源的距离不同,重力的大小也不同,导致重力差异,从而对物体产生撕裂效应。这个重力差就是潮汐力。

这个“小”星系被银河系牢牢抓住,无法逃脱。银河系产生的巨大潮汐力也逐渐拉长了它的星系形状,就像把面团拉成面条,拉伸和拖尾,最后拉出比银河系直径更长的线。

由于人马座矮星系一直围绕着银河系运行,被银河系拉出的恒星流也像丝带一样沿着矮星系的轨道大致绕着银河系旋转,现在有两到三圈之多。

"这也可以被视为银河系的“进食”过程."刘超告诉记者。

人马座矮星系围绕银河系的轨道是椭圆形的。当人马座矮星系远离银河系时,它暂时拯救了自己。当它扑向银河系时,潮汐力首先“撕碎”了矮星系,并将一些恒星从银河系附近的矮星系位置“拉”出来,成为矮星系的“碎片”,落在矮星系的轨道上,形成一股恒星流。

这些坠落的恒星失去了母星系的“保护”,逐渐被银河系捕获,成为银河系的一部分。

许多国家的科学家一起画画。

射手座矮星系的生命历程是一场对抗银河系“捉迷藏”的斗争,而人类遭遇矮星系并逐渐揭开恒星流面纱的过程是一场有许多国家天文学家和物理学家参与的斗争。

1994年,剑桥大学的天文学家伊巴塔、欧文和吉尔摩首次使用施密特望远镜发现了这个比大麦哲伦星系和小麦哲伦星系更近的小星系。你知道,早在16世纪,葡萄牙航海家麦哲伦就在环游世界时首次准确描述了大小麦哲伦星系。

“人马座矮星系距离银河系中心大约60,000光年,在银河系的圆盘上。从地球上看,它就在银河系的中心后面,很容易被忽略。”刘超指出,虽然大麦哲伦星系和小麦哲伦星系相距超过10万光年,但它们就在银盘之下,可以用肉眼在南半球识别出来。

在新矮星系在人类天文观测史上“首次亮相”之后,学者们已经观测到恒星流结构的消息陆续传来。直到2002年,伦斯勒理工学院的物理学家纽伯格等人分析了从美国斯隆数字天空调查(Sloan Digital Sky Survey,sdss)获得的天文数据,并证实在人马座矮星系附近有一条波纹状的恒星流,这似乎与人马座矮星系有着千丝万缕的联系。

2003年,弗吉尼亚大学的majewski首次使用红外波段观测描绘了整个射手座在天空中的位置。三年后,Belokurov和英国剑桥大学的其他人利用可见光波段观测发现了射手座恒星流的两个分支。

自那以后,天文领域出现了大规模的研究和报道,学者们尽一切努力探索几个关键问题——恒星流的产生及其在三维空间中的形状。

可以用来推断银河参数

李静、刘超等人把他们的研究集中在射手座恒星流的三维形式上。

“这是我们第一次完全重建了前导流和尾随流中恒星的三维形状。”李静表示,研究人员从拉莫特数据中测量了3万颗超级巨星样本恒星的速度场,并将它们与盖亚太空望远镜的数据相结合,描绘了射手座恒星流的三维空间轨道分布。过去,人马座明星流“仍然把她的半张脸藏在吉他后面,不让我们看见”更充分地展现在人们的眼前。

m巨星是恒星演化的最高级阶段。你为什么选择超级巨星作为“探测器”?

刘超指出,超级巨星M具有更高的亮度,可以很容易地从广阔的天空中选择。李京还表示,这颗M巨星是探测银河系光晕结构的非常好的天体。

在李京看来,研究恒星流的三维形状对人马座矮星系和银河系都具有重要意义。恒星流是两个星系共同作用的结果。恒星流中恒星群的位置和轨迹可以在撕裂人马座矮星系时恢复银河系的强度,从而能够测量重力的大小,从而推断出银河系的质量和其他相关参数。

该团队还确定了人马座中离太阳大约30万光年的最远点。可以想象,银河系的质量越大,恒星流就越“紧凑”,离太阳越远,而恒星流的最远点离太阳越远。

"最远的30万光年意味着银河系的质量比最初想象的要小。"刘超告诉《科学日报》,根据研究结果,银河系的质量大约是太阳质量的9000亿倍。然而,以前的学术界普遍认为银河系的质量约为太阳质量的1万亿倍,根据这一质量计算,恒星电流的最远点离太阳约20万光年。

关于人马座矮星系,刘超认为,研究三维空间轨道可以更好地帮助理论家模拟银河系对矮星系的解体过程。当样本量足够大时,也可以推断出人马座矮星系被撕裂前的形态特征和起源。

人马座矮星系流是星系间更密集合并的产物,其中许多星系以类似的方式迅速成长。“作为宇宙的基本元素,研究星系的生长规律也是对宇宙演化过程的探索。”刘超说道。

资料来源:《科学技术日报》

编辑:杜·宸妃

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