Kijkend naar de sterrenhemel, het diepe heelal lijkt stil en mysterieus. Het is moeilijk voor te stellen dat het oude dwergstelsel Enceladus met geweld in botsing kwam en werd verscheurd door ons eigen Melkwegstelsel, de kreten achterlatend van een hele nieuwe generatie kinderen van de honderdhandige reus.

Onlangs, WETENSCHAP CHINA:Natuurkunde, Mechanica en astronomie publiceerde een (Editor's Focus) artikel getiteld "Low-α Metal-rich stars with worst kinematics in the LAMOST survey:Are they from the Gaia-Sausage-Enceladus Galaxy?" co-auteur van Gang Zhao en Yuqin Chen, onderzoekers van de National Astronomical Observatories, Chinese Wetenschapsacademie. Het artikel beschrijft het kronkelige proces van hoe het Gaia-Sausage-Enceladus (GSE)-dwergstelsel op mysterieuze wijze verdween in een grote fusiegebeurtenis die lang geleden plaatsvond in de vroege geschiedenis van de Melkweg, en vertelt het verhaal van hoe de auteurs naar hun lidsterren zoeken via een multipath-verkenningsmethode. Tegelijkertijd, twee commentaren van prof. Yipeng Jing van de Shanghai Jiao Tong University en prof. Zhanwen Han van het Yunnan Observatory werden gepubliceerd.

Dansen met wolven - De aanwas van de GSE door de Melkweg

In de kosmische familie, er zijn enorme sterrenstelsels zoals de Melkweg en het Andromedastelsel, maar talrijker zijn leden van dwergsterrenstelsels zoals Boogschutter, de Magelhaense Wolken, en GSE. In zijn lange evolutionaire geschiedenis heeft de Melkweg is voortdurend in wisselwerking, botsen, en uiteindelijk versmelten met nabijgelegen dwergstelsels, wat leidt tot de vorming van vele onderstructuren. in 2018, de Gaia-satelliet van de European Space Agency detecteerde de zogenaamde 'Gaia-Sausage'-structuur in de snelheidsruimte, dat is het puin van het GSE-dwergstelsel na 'dansen' met de Melkweg. Numerieke simulaties hebben onthuld dat het GSE-dwergstelsel frontaal in botsing kwam met de Melkweg en 10 miljard jaar geleden diep in het Galactische Centrum werd begraven. De sterke impactkracht in de grootste 'verwarmde' schijfsterren tot aan de Galactische halo, boven 4 kpc van het Galactische vlak. Dit is het grootste fusie-evenement in de oude geschiedenis van de Melkweg. Deze ontdekking is een mijlpaal in het onderzoeksveld van de vorming en evolutie van sterrenstelsels.

Op weg zijn naar de dood - GSE-fusie brengt nieuwe vitaliteit in de melkweg

Nadat het GSE-dwergstelsel in de Melkweg viel, dit gezin was volledig ontbonden, en het is moeilijk om zijn lidsterren in de ruimte te vinden. Op zoek naar deze ontbrekende lidsterren, Prof. Gang Zhao stelde een verkenning van meerdere paden voor op het GSE-afval op basis van het LAMOST-onderzoek, die een nieuw pad opende om de samensmeltende afdrukken in de snelheidsruimte te vinden, orbitale ruimte, en chemische ruimte door de krachten van twee grote spectrale en astrometrische onderzoeken te combineren. Op basis van LAMOST- en Gaia-gegevens, hij en zijn collega selecteerden mogelijke GSE-lidsterren in de snelheidsruimte. Daarna namen ze chemische abundanties over als een DNA-test voor identificatie van lidmaatschap, aangezien de chemische samenstelling niet varieert met stellaire posities of bewegingen. In totaal, ze identificeerden 1534 laag-α metaalrijke lidsterren van GSE onder de 8 miljoen sterren uit de LAMOST-gegevens. Dit is de eerste ontdekking van een laag-α metaalrijke component van het GSE-sterrenstelsel. Deze nieuw ontdekte component strekt zich natuurlijk uit van de eerder gedetecteerde metaalarme component.

Ze berekenden ruimtelijke verdelingen en schatten de leeftijden van deze lidsterren. Verrassend genoeg, de sterren zijn jong, maar reiken tot 4 kpc boven het Galactische vlak. Sinds de GSE-fusie 10 miljard jaar geleden plaatsvond, toen deze lidsterren nog niet eens geboren waren, het is onmogelijk dat het "splash"-proces schijfsterren naar zulke hoge posities kan brengen. Dit zorgde voor twijfel over het vorige beeld van het GSE-fusieproces. Zhao en Chen suggereerden dat deze laag-α metaalrijke lidsterren niet het spatproces hadden ondergaan, maar tijdens de daaropvolgende evolutie nieuw gevormd waren uit het metaalrijke gas van de GSE-fusie. Deze suggestie is consistent met de hydrodynamische simulatie door Amarante et al. dat bimodale schijfchemie produceert. Observationeel, dit werk bewijst dat het GSE-dwergstelsel een klonterig Melkwegachtig analoog is, die ons begrip van de chemische evolutie van het GSE-sterrenstelsel actualiseert.

De GSE-fusie is zelfs essentieel voor de evolutie van de Melkweg. Het bracht niet alleen GSE-lidsterren binnen met een andere chemische samenstelling, maar veranderde ook de verdeling van sterren in de Melkweg. Bovendien, het bracht metaalrijk gas en veroorzaakte nieuwe stervorming, nieuwe vitaliteit uitstraalt in de Melkweg.

Veelbelovende toekomst - de handen ineen slaan om de Melkweg naar huis te bouwen en op weg te gaan naar de Andromeda Galaxy

Om de bimodale schijfchemie van het GSE-sterrenstelsel te verifiëren, de auteurs bestudeerden de verdeling in de orbitale ruimte voor GSE-metaalrijke lidsterren die dezelfde snelheid maar een andere chemie delen. Het is gebleken dat zowel hoog-α als laag-α metaalrijke sterren dezelfde klonten en stroken vertonen, wat suggereert dat ze allemaal afkomstig zijn van GSE en op dezelfde manier reageren op het galactische zwaartekrachtpotentieel. interessant, de dichte strook bij Zmax=3-5 kpc vormt een duidelijke schijf-halo-overgang op 4 kpc van het Galactische vlak.

Hoe vormde de GSE-fusie deze overgang? Dit komt door het waarnemingseffect dat wordt veroorzaakt door de unieke snelheid van de GSE-lidsterren onder invloed van het zwaartekrachtpotentieel van de Melkweg. Aangezien GSE-leden bijna nul rotatie hebben en hun verticale snelheden op Zmax (het hoogste punt in hun banen) ook nul zijn, ze brengen een langere tijd door op Zmax dan op andere posities (snelheid niet nul), wat leidt tot een opeenhoping van sterren bij |Z|~ 4 kpc. Het is net als met auto's op de snelweg. Als je in de file staat, de snelheid is erg laag, en je kunt veel auto's bij elkaar zien staan, terwijl er maar weinig auto's worden getoond op een bepaalde plaats waar de snelheid hoog is. Aangezien een groot aantal GSE-lidsterren Zmax=3-5 kpc hebben, we nemen een gebied met hoge dichtheid waar bij |Z|~4kpc. Omdat hun radiale snelheden niet nul of identiek zijn, wat we zien is geen klomp, maar een lange strook.

Waarom kan deze schijf-halo-overgang niet worden veroorzaakt door andere dwergstelsels? De overgang hangt niet alleen af ​​van de snelheidskenmerken en massa van het dwergstelsel, maar ook de massa van de Melkweg en het tijdstip waarop de fusie plaatsvond. Omdat de GSE met een snelheid van nul draait en frontaal in botsing komt met de Melkweg, en continu reageert op het zwaartekrachtpotentieel van de Melkweg, de ledensterren tonen deze unieke baanfunctie. Andere dwergstelsels hebben waarschijnlijk elders klonten geproduceerd. Bijvoorbeeld, het Boogschutter-dwergstelsel fuseerde met de Melkweg op een lagere helling, en hun lidsterren clusterden op het hoogtepunt van hun banen op ongeveer 30 kpc, die wordt beschouwd als de overgang tussen de binnenste en buitenste halo van de Melkweg. Aangezien andere dwergstelsels niet de baankenmerken van de GSE hebben en niet bijdragen aan de |Z|=4 kpc-overgang, we concluderen dat het een afdruk is die alleen is achtergelaten door de GSE-fusie.

Decennia lang is 4 kpc aangenomen als de schijf-halo-overgang zonder de reden van zijn vorming te kennen. Dit is de eerste keer dat het fysieke mechanisme wordt onthuld waarmee de GSE-fusiegebeurtenis de schijnbare scheiding van de Galactische halo en schijf bij 4 kpc veroorzaakt. Het is een waarheidsgetrouwe weergave van de kinderen van de honderdhandige reuzen (GSE's) die samenwerken om ons Melkweghuis te bouwen.

Overuren, de afstammelingen van de GSE en de Galactische bewoners fuseerden en werden niet te onderscheiden in positie, kinematisch, en chemische ruimte. Onder de aantrekkingskracht van de zwaartekracht, ze marcheren naar het verre Andromeda-sterrenstelsel. Volgens de laatste numerieke simulatie, onze toekomstige generaties zullen de spectaculaire botsing van de twee grote sterrenstelsels over 4 miljard jaar van dichtbij kunnen meemaken. Eventueel, onze Melkweg en Andromeda zullen samensmelten om een ​​nieuw sterrenstelsel te worden, maar ons zonnestelsel zal naar verwachting overleven in deze fusiegebeurtenis.

De toekomstige 2-meter China Space Station Telescope (CSST) heeft grote voordelen bij het systematisch zoeken naar afdrukken die door de GSE zijn achtergelaten en bij de studie van interacties tussen de Melkweg en het Andromeda-stelsel. Als je geïnteresseerd bent in meer verhalen over botsingen en fusies van sterrenstelsels, blijf op de hoogte voor verdere onthullingen door het CSST-project in de toekomst.