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银河系的历史，正在被改写

银河系的历史，正在被改写
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在南非撒哈拉以南地区，靠打猎和寻觅食物为生的科伊桑族人抬头仰望蜿蜒的星空，端详夜空的星云时，他们联想到的是营火的余烬，波利尼西亚水手看到的则是吞噬云朵的鲨鱼。
而古希腊人认为这看起来像洒了的牛奶（gala）——这一联想最终孕育了我们现今所说的“星系”（galaxy）一词。
在20世纪，天文学家发现，我们自己所在的银河系不过是浩瀚宇宙的沧海一粟，还有更多的星系族群，各自书写着独特的起源故事。
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在数字模拟下，一个形似银河系的星系与另一个较小的矮星系发生碰撞。天文学家相信，在银河系初诞之期，至少发生过一次规模如此之大的碰撞
图源：Koppelman,Villalobos & Helmi
简单来说，我们的银河系是大约140亿年前形成的。在重力作用下，充满气体与尘埃的星云团聚合起来，随着时间推移，形成了两个基本架构：一个巨大的球面光环和一个高密度高亮度的圆盘。
又过了数十亿年，在这个圆盘之内，诞生了我们熟知的太阳系，因此，当我们仰望星空看到的这条“牛奶带”，其实是银河系圆盘横跨天际的侧面视角景观。
然而，过去两年以来，研究人员几乎改写了所有关于银河系史的重要篇章。
到底发生了什么？他们得到了更确切的数据。
2018年4月25日，一艘名为盖亚（Gaia）的欧洲飞船获得了海量关于星空的信息。可贵的是，盖亚多年以来记录了约超过10亿颗恒星的运行细节，而之前的探索只停留在区区几千颗。
新的数据为先前星系探索的静态画面增添了生机，“盖亚开启了一场新革命”，法国斯特拉斯堡天文台（Strasbourg Astronomical Observatory）的天文学家费德里科·赛斯提托（Federico Sestito）如是说。
天文学家争先恐后地下载这一动态群星图，一系列新发现相继问世。比如，他们发现圆盘的某些部分，历史久远地超乎常理。
同时，他们还找到了证据表明银河系早期曾发生过规模宏大的碰撞，而之后仍然在以人们出乎意料的方式不断发展壮大。
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2013年发射的盖亚卫星带来了革命性的银河系新解
图源：ESA / ATG medialab
综上所述，这些发现为我们的银河系谱写了全新的篇章，上至其充满动荡的过往，下至其永不停歇的未来。
“我们对银河系的了解发展得如此迅速，”爱丁堡大学（University of Edinburgh）天文学家迈克尔·皮特森（Michael Petersen）表示，“这主要是因为，银河系不是一个静止的物体，许多领域都是如此，事物都在不断变化。”
银河系中最久远的恒星
为了一窥银河系初诞时的面貌，天文学家尝试寻找彼时即存在的恒星。这些恒星仅由最原始的宇宙素材——氢和氦元素构成。幸运的是，这些库存中的较小恒星燃烧速度也比较缓慢，因此迄今为止仍有不少还在发光。
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为了一窥银河系初诞时的面貌，天文学家尝试寻找彼时即存在的恒星
图源：Samuel Velasco/Quanta Magazine
【 银河系的历史，正在被改写】历经数十年的探索，关于这种古老的恒星，研究人员一共整合记录了42颗，并称其为金属元素严重匮乏的恒星（对天文学家而言，任何比氦更大的原子都归类为金属元素）。
根据人们对银河系教科书式的理解，这类恒星应该形成了银河系外围的光环部分，而另一方面，人们认为圆盘中的那些恒星，可能要再过十亿年的时间才能平铺开来，其构成中应该含有质量更重的碳和氧元素。
2017年末，赛斯提托着手研究这些金属元素严重匮乏的恒星如何运行。他通过写代码分析盖亚所得出数据，认为这些球状路径或许能为光环的形成带来一些线索。
在盖亚公布数据几天后，他在全部数据中截取了42颗远古恒星数据，并追踪其运行动态，正如所料，大部分穿梭光环而过，但有一些却不同。
大约四分之一并没有经过光环，而是卡在了圆盘之内，即银河系初诞以来最年轻的区域。“见鬼了！”赛斯提托惊呼道，“为什么会这样？”
接下来的研究证实了，恒星确实是圆盘内的长期住户，而不仅仅是过客。在两个近期研究中，赛斯提托和其同事整合了大约5000颗金属元素严重匮乏恒星的文库，其中几百颗似乎是圆盘中的永久居民。
另一个团队仔细审查了500颗恒星，发现十分之一的恒星身处于太阳系那样平铺旋转的轨道中。还有一个团队发现了许多不同金属特性的恒星（也就是星龄不同）在圆盘状轨道平铺运行。

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