银河系有一个内环,就在核心之外

在过去的一个世纪里,天文学家对宇宙以及我们在其中的位置有了很多了解。 从发现宇宙处于不断膨胀的状态到发现宇宙微波背景(CMB)和大爆炸宇宙模型,我们对宇宙的认知已经大大扩展。 然而,许多最深刻的天文发现仍然发生在我们的宇宙后院——银河系。

与天文学家相对容易分辨的其他星系相比,银河系的结构和大小一直是不断发现的主题。 最新的来自 马克斯普朗克地外物理研究所 (MPE),科学家们在银河棒外发现了一个以前未被发现的富含金属的恒星内环。 这个环的存在揭示了银河系该区域早期历史中恒星形成的新见解。

确定银河系的结构和大小一直受到我们位于银河系银盘内这一事实的影响, close 到它的一个旋臂。 从这个有利的角度来看,恒星被稠密的气体和尘埃云所遮蔽,尤其是靠近银河系中心的地方。 这使得确定内部银河系的结构变得特别困难。

利用盖亚第二次数据发布的信息,一组科学家对银河系的质量进行了精确估计。 学分:欧空局/盖亚/DPAC

关于我们银河系的一个经久不衰的谜团是它是否有任何恒星形成的内环,这在其他盘状星系中已经看到过。 幸运的是,MPE 的科学家们在过去十年中结合了来自各种观测活动的数据——包括 远地点调查盖亚天文台 – 先进的计算机模拟。 结果是内部银河系的最先进模型显示了一个带有花生形凸起的慢条。 这个凸起由四到九十亿年前形成的恒星组成,年龄在六到八十亿年之间。

APOGEE 巡天是由斯隆数字巡天 (SDSS) 进行的大规模恒星光谱活动,位于 Apache 点天文台 在新墨西哥州。 这项调查是在近红外波长下进行的,这使得在光学中无法进行的观测成为可能。 特别是 APOGEE 的红外观测使其能够看穿银河系的尘土飞扬的区域,例如圆盘和凸起。

这使 MPE 团队能够确定新观测到的核球中所有恒星的元素丰度、位置、视线速度和大致年龄。 同时,欧空局盖亚任务获得的数据提供了对这些恒星位置和自行的准确测量。 然后,该团队将所有这些观察结果与他们创建的银河系内部运作模型相结合。 作为 Shola M. Wylie,博士。 MPE 的学生和该研究的主要作者解释说:

“我们将 APOGEE 调查中的 30,000 多颗恒星与来自 Gaia 的银河系棒状凸起潜力中的其他数据进行整合,以获得这些恒星的完整轨道。 通过这些轨道,我们可以有效地看到星系核球的背后以及调查未涵盖的其他空间区域。 在中央棒周围,我们发现了一个内环结构,它比棒更富含金属,而且恒星的年龄更小,大约 70 亿年。”

银河系的注释图。 太阳显示在猎户座支线底部附近。 信用:美国国家航空航天局

为了将环中的恒星和棒状结构分开,研究小组观察了它们的轨道偏离圆的程度(即它们的离心率)。 由此,他们发现环中的恒星比棒中的恒星更年轻、金属含量更高,并且更集中在银河平面上。 这表明恒星环中的恒星一定是在棒就位后由流入的气体继续形成的。

因此,天文学家可以利用内环恒星的年龄来回溯银河系的形成历史。 根据恒星的平均年龄,MPE 团队估计银河条形成于至少 70 亿年前。 目前,尚不清楚新发现的内环与星系的旋臂之间是否存在联系,以及气体目前是否像其他旋涡星系一样向内流入形成恒星的薄内环。

随着下一代望远镜的投入使用,更详细的银河调查将成为可能。 当与增强模型(可以使用更复杂的软件)结合使用时,这些数据将使天文学家能够更多地了解环结构怎样过渡到银河系中的周围圆盘。 描述他们的发现的研究,标题为“银河系中年内环,”最近出现在《天文学与天体物理学》杂志上。

延伸阅读: 马克斯普朗克地外物理研究所