【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】尽管经过了数千年的研究和观察，天文学家仍然不知道银河系。目前天文学家估计它的直径有10万到18万光年，由100到4000亿颗恒星组成。此外几十年来，关于我们星系的结构是如何在数十亿年的过程中演化的问题，一直存在着尚未解决的问题。
银河系与一个矮星系的潮汐相互作用摄动，正如n体模拟所预测的那样。所观察到的星盘上方和下方的位置，用来测试摄动情况。图片版权：T. Mueller/C. Laporte/NASA/JPL-Caletch
例如天文学家长期以来一直怀疑银河系的光环来自于银河系的扁平圆盘上方和下方轨道上的恒星的巨大结构，它们是由与银河系合并的较小星系留下的碎片形成的。但是根据国际天文学家小组的一项新研究，这些恒星似乎起源于银河系，但随后被踢出。这项研究最近发表在《自然》杂志上，标题是“两种化学性质相似的恒星密度在星系盘的相对面上”。这项研究由马克斯·普朗克天文研究所的研究员Margia Bergmann领导，包括来自澳大利亚国立大学、加州理工学院和多所大学的成员。
图片版权：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)
研究小组依靠WM凯克天文台的数据来确定星系晕中14颗恒星的化学丰度模式。这些恒星位于两种不同的光环结构中 - 三角座 - 仙女座（Tri-And）和A13恒星的过度密度 - 在银河光盘的上下14000光年。正如Bergemann在Keck天文台的新闻稿中解释的：化学元素丰度分析是一项非常强大的测试，它允许以一种类似于DNA匹配的方式来识别恒星的母体。不同的“父母群体”，如银河系的圆盘或光晕，矮卫星星系或球状星团，已知有截然不同的化学成分。所以一旦我们知道了恒星是由什么组成的就能马上把它们和它们的“父母”联系起来。
该小组还利用欧洲南方天文台的超大望远镜(VLT)在智利获得了一个额外的光谱。通过比较这些恒星的化学成分与在其他宇宙结构中发现的化学成分，科学家们注意到化学成分几乎是相同的。它们不仅在研究中处于相似的范围内，而且与在银河系外圆盘中发现的恒星的丰富模式密切相关。
银河系的计算机模型及其较小的邻居，人马座矮星系。图片版权：Tollerud, Purcell and Bullock/UC Irvine
由此他们得出结论，星系晕中的恒星群是在银河系中形成的，但随后又被迁移到星系盘上方和下方的位置。这种现象被称为“银河驱逐”，当一个巨大的矮星系穿过银河盘面时，结构被推下了银河系的平面。这一过程会引起从盘中射出恒星的振荡，无论在哪个矮星系移动。
Bergemann补充说：振动可以与乐器中的声波相比较，我们把这种现象称为银河系“半乳突”(galacto地震学)中的“铃声”，这一现象在几十年前就已经被预测到了。我们现在有了最清晰的证据来证明我们的星系的圆盘在到目前为止所得到的振荡！这些观测是由于凯克望远镜的高分辨率阶梯光谱仪(雇佣)而得以实现的。
正如加州理工学院(Caltech)的凯特范纽斯(Kate Van Nuys)教授、该研究的合著者朱迪科恩(Judy Cohen)所解释的：高通量和高光谱分辨率对于观测银河系外围恒星的成功至关重要。另一个关键因素是凯克天文台的平稳运行，良好的指针和平滑的操作使你能在短短几个晚上的观察中获得更多恒星的光谱。这项研究的光谱是在凯克时间的一个晚上得到的，它显示了即使是一个夜晚也有多么的有价值。
360度全景视野的银河(由照片拼接成）图片版权：ESO/S. Brunier
这些发现令人兴奋，有两个原因。一方面证明了晕轮恒星可能起源于银河思维盘——银河系的一个较年轻的部分。另一方面证明了银河系的圆盘和它的动力学要比之前想象的复杂得多。作为拉瓜迪亚社区大学/城市大学的艾莉森·谢菲尔德，以及该论文的合著者，他说：我们发现在银河系中，一群恒星被重新安置到遥远的银河系中——被入侵的卫星星系“踢出”，这可能是相当普遍的。类似的化学模式也可能存在于其他星系中，这表明了这一动态过程的潜在的银河系普遍性。
作为下一步，天文学家计划分析其他恒星的光谱，以及A13的密度，以及其他恒星结构中的恒星远离圆盘的情况。他们还计划确定这些恒星的质量和年龄，这样他们就可以限制这个星系驱逐事件发生时的时间限制。最后，似乎另一个长期以来关于星系演化的假设得到了更新。结合正在进行的探索星系核的努力——看它们的超大质量黑洞和恒星形成是如何相关的——我们似乎越来越接近于理解我们的宇宙是如何随着时间进化的。
参考：W.M. Keck Observatory,Nature
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
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