銀河系可能曾與遠古星系碰撞發生「盤面翻轉」
https://tam.gov.taipei/News_Content.aspx?n=EF86D8AF23B9A85B&sms=F32C4FF0AC5C2801&s=424B8B9015BEFBCB研究團隊藉由超級電腦計算宇宙學模擬發現,銀河系可能在約100億年前與一個大型矮星系正面碰撞後,曾發生一次劇烈的盤面翻轉(disk flip)事件,使整個銀河盤的方向重新調整。研究指出,雖然這類重大碰撞足以改變星系結構,但經過數十億年的演化後,螺旋星系仍可能恢復成今日規則而穩定的外觀。銀河系的大部分恆星分布於扁平的銀河盤,外圍則包覆著範圍更廣、密度較低的恆星暈,主要由過去遭銀河系吸積的小型星系恆星組成。歐洲太空總署(ESA)的蓋亞任務(Gaia)早已發現,銀河系恆星暈的自轉速度異常緩慢,但成因始終是個謎。
見圖說
圖說:彙整與銀河系相似星系觀測數據,經由電腦分析模擬後發現,銀暈旋轉緩慢的星系,更有可能經歷過重大的「盤面翻轉」事件,研究團隊推測銀河系盤面方向曾因經歷此事件而改變了90度以上。圖片來源:Batrakov et al.
為了解其中原因,英國杜倫大學(Durham University)Kirill Batrakov博士率領團隊,利用Auriga宇宙學模擬分析25個與銀河系相似的星系,追蹤它們數十億年的演化歷程。結果發現,恆星暈自轉最慢的星系都有兩項共同特徵:曾與另一個大型星系發生正面碰撞,且演化過程中經歷過盤面翻轉。研究團隊因此推測,銀河系也曾有相同遭遇。約100億至110億年前,一個名為Gaia-Sausage-Enceladus(又稱Gaia Sausage)的巨大矮星系撞上年輕的銀河系,最後被完全吸收。這場碰撞是銀河系早期最重要的合併事件,不僅改變了銀河系整體結構,也留下大量沿著細長橢圓軌道運行的恆星,成為今日仍可觀測的重要證據。
研究指出,若銀河系真的曾發生盤面翻轉,代表現在銀河盤中的多數恆星,包括太陽,都曾沿著與今日截然不同的軌道運行,太陽系如今看似穩定的位置,在46億年的歷史中未必一直如此。由於盤面翻轉並非所有星系都會發生,因此這項發現為重建銀河系形成歷史提供了新的線索。研究團隊同時發現,銀河系恆星暈的旋轉與暗物質暈(dark matter halo)密切相關,顯示兩者可能在銀河系持續捕獲衛星星系的過程中共同演化。由於暗物質無法直接觀測,盤面翻轉所留下的動力學特徵,也成為推測暗物質分布與運動的重要依據,進一步揭示銀河系如何在漫長歲月中逐步演化成今日的模樣