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银河系外来人员有哪些?聊聊那些不是本地户口的恒星和星系

前阵子晚上在阳台看星星,孩子突然问我:“爸爸,天上这些星星都是我们银河系自己生的吗?”我愣了一下,脑子快速转了几圈——还真不是,银河系这么大一个星系,这么多年下来,吞并的、捕获的、不小心拐进来的“外来人员”,数量可能远远超出你我的想象。

这其实是个特别有意思的话题,我们用最直白的方式来讲:银河系就像一个巨大的宇宙城市,里面有原住民,也有拖着行李搬进来的移民,甚至还有正在过马路、被引力一把拽住回不了家的过客。

银河系外来人员有哪些?聊聊那些不是本地户口的恒星和星系

银河系外来人员的几个主要类别

先把账算清楚,如果你问天文学家“银河系外来人员有哪些”,他们脑子里弹出的第一个词八成是星流,然后是矮星系碎片球状星团高速星,以及整个天空中最显眼的那两位——大小麦哲伦云。

我整理了一张表,看起来更直观:

外来人员类型 身份证特征 怎么来的 代表人物
矮星系 自身有引力束缚,但个头小 被银河系引力慢慢拖进来 人马座矮椭球星系、大小麦哲伦云
星流 一条长长的恒星带 矮星系被撕碎后留下的残骸 人马座星流、盖亚-恩克拉多斯星流
外来球状星团 密集的老年恒星集团 随矮星系一起被吞并 M54、半人马座ω星团
高速星 运动速度远高于本地恒星 引力弹弓效应弹射,或来自其他星系 一些超高速星候选体

人马座矮星系:正在被活生生吃掉的倒霉蛋

要说银河系外来人员里最惨的一个,人马座矮椭球星系绝对排得上号,它现在就在银河系的另一侧,但已经被引力拉扯得不成样子了,天文学家发现它的时候其实不是“看”到的,而是通过统计一大片恒星的分布,才意识到有一团东西正在绕着银河系转,而且已经被拉成了一条长长的糖丝状结构——这就是所谓的人马座星流

这个星流沿着轨道绕了银河系好几圈,等于是人马座矮星系边走边掉渣,掉的渣还环绕了整个银河系,我们夜里看到的某些恒星,说不定就是这个倒霉蛋身上剥落下来的碎屑,而且它已经被银河系反复穿透过好几次了,每一次靠近中心,就被扒掉一层皮。

盖亚-恩克拉多斯:一场百亿年前的宇宙大撞车

如果说人马座矮星系是现在进行时,那盖亚-恩克拉多斯就是一场远古大案的考古现场,这个名字听起来很中二,但它的发现过程确实配得上这个称呼。

2018年,欧洲盖亚卫星公布了第二批数据,天文学家在里面发现了一大群恒星的运动方向和化学成分跟银河系原住民完全不同,这些恒星金属含量普遍偏低,轨道偏心率很大,说明它们不是在这儿出生的,后来推断,大约100亿年前,一个质量大概有银河系十分之一的小型星系一头撞进了尚在成长期的银河系,直接被撞散、吞噬,它带来的恒星混进了银河系的晕里,成了今天银河系厚盘和晕的主要成分之一。

你可以这么理解——银河系有相当一部分“骨架”其实是用外来材料搭起来的。

大小麦哲伦云:正在办入住手续的邻居

南半球夜空里肉眼就能看见的两团模糊光斑,大麦哲伦云小麦哲伦云,是银河系目前最显眼的外来租客,它们是不规则矮星系,正在绕着银河系转,而且第一圈可能还没转完,天文学界比较一致的观点是,它们是在大约15亿到20亿年前第一次靠近银河系,被引力捕获,从此成了卫星星系。

有意思的是,哈勃太空望远镜的观测显示,大麦哲伦云正在带着一长串气体和少量恒星往银河系方向靠近,再过几十亿年,它大概率也会像人马座矮星系一样被撕碎、吸收,它的恒星最终会散布到银河系各处,到那时候,银河系的“外来人口比例”又要往上跳一个台阶。

球状星团里的外来户:看起来像本地人其实不是

球状星团是银河系里最古老的居民区之一,动辄百亿岁高龄,但这里面有一部分其实是“铁证如山”的外来者,怎么判断的呢?主要靠两条:

  • 运动轨道:如果某个球状星团的轨道倾角很大,和银河系盘面不在一个平面上,而是倾斜甚至反向运行,那就很可疑。
  • 金属丰度:外来球状星团的恒星重元素含量往往和银河系同期形成的星团不一样。

比如M54,它就在人马座矮星系的核心位置,基本可以断定是跟着人马座矮星系一起搬进来的,还有半人马座ω星团,这个全天最大的球状星团,内部恒星年龄和化学成分差异很大,像是一个矮星系的核心残骸——也就是说,它可能原本是个小星系,被银河系扒光了外壳,只剩一个光秃秃的核心。

银河系外来人员有哪些?聊聊那些不是本地户口的恒星和星系

高速星:银河系里的“过客”和“逃亡者”

还有一种特别酷的外来人员叫高速星,它们的速度能快到每秒几百甚至上千公里,远远超过银河系本地恒星的常规速度,这类恒星有两种来源:一种是原本在双星系统中,靠近银心黑洞时被引力弹弓效应狠狠甩出去;另一种就比较直接了——它们根本就是从别的星系飞过来的,比如从大麦哲伦云里被弹射出来,或者直接是系外闯入者。

分辨它们也不难,依然是看速度和轨道,一颗恒星如果速度大到足以挣脱银河系的引力束缚,那它要么在跟银河系说再见,要么正在说“你好,借过一下”。

说到底,银河系从来不是一个封闭的孤岛,它在过去一百多亿年里一直在吞吃周围更小的星系,把它们的恒星、气体、暗物质慢慢消化成自己的一部分,我们今天看到的夜空,其实是无数次星系碰撞与合并之后沉淀下来的结果,那些你以为“自古以来”就挂在天上的星光,或许其中一部分,来自另一个早已消亡的世界。

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