中国天文学家通过电脑重构鲸鱼座星流形成历史

天文学家在银河系的附近发现了很多由恒星组成的河流状结构，这些结构被称为星流。 那么星流是如何形成的？

中国科学院国家天文台赵刚研究员和常江博士领导的研究团队通过一系列的高精度动力学数值模拟，在电脑中重构之前利用郭守敬望远镜和史隆数码巡天（Sloan Digital Sky Survey）数据发现的鲸鱼座星流的形成过程。 并为鲸鱼座星流在被银河系吞食前的样子提供了一个简单的画像。

星流是银河系吞食卫星星系未完全消化的残渣，但并不是银河系一口就能吞下矮星系，而是通过潮汐作用将矮星系从外向内一层一层剥开，就像剥洋葱一样。 这些被剥离的恒星在原来的轨道上拉伸开来，就形成了河流状的结构，也就是星流。

银河系通过不断的吞食小质量的卫星星系来增长，科学家称这种过程为星系并合。 通过对银河系并合历史的研究，就可以知道银河系是如何形成和演化。

赵刚表示，研究显示银河系在五十亿年的时间里慢慢剥开并吞食掉一个约两千万太阳质量的矮星系。 这种吞食过程对银河系的增长非常重要，我们可以通过研究星流来确定银河系历史上是如何吃掉一个个卫星星系，并长成现在这个大质量星系的。

卫星星系通常不会被潮汐快速剥离，全部形成星流，而是通常会有一个比较致密的恒星组成的核结构剩余。 之前的一些研究工作提出了球状星团NGC5824是和鲸鱼座星流成协的核结构假设。 今次通过详尽的数值模拟，排除这个假设。

常江指出，球状星团NGC 5824并不是鲸鱼座星流对应的恒星核结构，动力学结构对不上，但我们发现两者之间存在很强的相关性，NGC5824应该是鲸鱼座星流前身星系中的球状星团。

星流的分布通常是全天的，郭守敬望远镜能观测鲸鱼座星流的北天，研究者通过开展国际合作，对比数值模拟结果和暗能量巡天找到的星流，成功找到鲸鱼座星流在南天的候选对应称为帕尔卡 （Palca）星流的天体，为将来下一步研究工作指明
方向。

赵刚说：「这个工作可以帮助人们更好地了解银河系的形成过程。 银河系中有大量的类似鲸鱼座星流这样的并合遗迹，这是研究银河系结构和形成过程的宝库，同时也能帮助我们更好的理解宇宙中的星系是如何形成和演化。 」

【图、文：节录自中国科学院国家天文台2021年3月8日新闻公布;新闻讯息由林景明提供】研究全文刊登在2020年12月17日出版的《天体物理学报》

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