银河系是如何形成的?

我们拥有 130 亿年历史的星系经历了许多成长的痛苦——通常是对其较小的邻居造成损害。

今天出现的银河系尘土飞扬的中心。 (图片来源:NASA/JPL-Caltech)
今天出现的银河系尘土飞扬的中心。 (图片来源:NASA/JPL-Caltech)

银河系的确切起源笼罩在神秘之中。 但天文学家认为,我们的银河系起源于 130 亿多年前,而且比现在的大小要小得多。 它是如何增长到现在的规模的? 为此,我们可能要感谢亿万年的银河自相残杀。

笼罩的开端

天文学家不确定第一个星系究竟是如何形成的,因为宇宙的早期非常难以观察。 (像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的天文台就是为了研究那个时代而设计的。)也就是说,科学家们确实有一些线索。

现代宇宙的特点是密度非常高的地方,例如星系,以及密度非常低的地方,例如星系之间的空隙。 但所有观察都表明,早期宇宙非常不同:据欧洲航天局(在新标签页打开)称,整个宇宙的密度几乎没有任何差异。

银河系可能像任何其他星系一样开始了生命——作为一个密度略高于宇宙平均水平的微小物质团。 这个团块几乎完全由暗物质构成,暗物质是一种不与光相互作用的物质。 因为那个小团块的密度比平均密度高一点,所以它的引力比周围的引力稍微强一点。 根据“银河系:我们银河系的自传”,更大的引力使它能够将更多的暗物质吸引到团块中,从而赋予它更大的引力,从而吸引更多的暗物质,依此类推 》(Grand Central,2022 年),天体物理学家 Moiya McTier。

但婴儿银河并不孤单。 它被几个相邻的暗物质团包围。 最终,那些最初的暗物质团块变得足够大,可以吸引普通物质,这些普通物质聚集在致密的口袋中,形成了第一批恒星。 这些团块今天仍然存在于银河系内部和周围,被称为球状星团。 根据哈佛史密森尼天体物理学中心的数据,它们包含银河系中最古老的恒星,其中一些已有近 130 亿年的历史。

两个螺旋星系碰撞,引发了恒星形成的爆发(红色)。 天文学家怀疑,银河系通过像这次这样的一系列合并达到了目前的大小。 (图片来源:美国宇航局)
两个螺旋星系碰撞,引发了恒星形成的爆发(红色)。 天文学家怀疑,银河系通过像这次这样的一系列合并达到了目前的大小。 (图片来源:美国宇航局)

暴力青年

大约 120 亿年前的某个时候,最初的暗物质团块及其恒星集合最终合并形成了原始银河系。 一旦合并发生,银河系便成为宇宙中一个独立的实体,与周围环境分离。 它巨大的引力吸引了越来越多的暗物质和气体,导致它迅速增长。

随着它的生长,大部分气体汇集到中心。 当气体坍塌时,它形成了一个薄的、快速旋转的圆盘。 这个圆盘开始迅速产生恒星。 根据加州理工学院的天文学和天体物理学百科全书(,几十亿年后,银河系经历了一段银河系从未被超越的快速恒星形成期。

但合并并没有结束。 天文学家利用盖亚卫星的观测结果,在银河系中发现了十几颗与邻近恒星略有不同的恒星。 这些集合中的恒星具有相似的年龄、元素组成和速度。

天文学家认为,这些团块代表了数十亿年前落入银河系的较小星系的残余物。 根据 EarthSky.org的说法,我们银河系的强大引力撕裂了那些不幸的闯入者,蚕食了他们,只留下了少量残余物。

今天出现的银河系。 (图片来源:美国宇航局)
今天出现的银河系。 (图片来源:美国宇航局)

现代银河系

银河系并没有放弃它的食人方式:它目前正在撕裂离它最近的卫星,即大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。 有趣的是,银河系在其整个 130 亿年的历史中并没有经历过与类似质量星系的合并。 这些合并是灾难性的:碰撞引发了如此多恒星的快速形成,以至于没有足够的气体剩余来形成新一代。 在一次重大合并之后,星系往往会变成“红色和死寂”,这意味着它们只充满了小而暗淡的红色恒星。

然而,据美国国家航空航天局称,银河系正与最近的主要邻居仙女座星系发生碰撞。 大约 40 亿年后,这两个星系将开始碰撞,我们所知道的银河系将消失。

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