仙女座星系中发现的银河移民足迹

在数十亿年的过程中，星系通过锻造新恒星并通过恰当命名的“银河移民”事件与其他星系合并而生长和演化。天文学家试图通过研究整个星系中单个恒星的运动及其扩展的恒星和暗物质晕来揭示这些移民事件的历史。然而，直到现在，这种宇宙考古学只有在我们自己的银河系中才有可能。

一个国际研究小组发现了在银河系最近的大型银河系邻居仙女座星系发生大型银河系移民事件的惊人新证据。新结果是使用美国能源部的暗能量光谱仪器(DESI)在基特峰国家天文台的尼古拉斯·U·梅亚尔4米望远镜上进行的，这是NSF的NOIRLab计划。

通过测量仙女座星系(也称为Messier 7500(M31))内部晕中近31颗恒星的运动，研究小组发现了恒星位置和运动的指示模式，揭示了这些恒星如何开始它们的生活作为另一个星系的一部分，该星系在大约31亿年前与M2合并。虽然这种模式早已被理论预测，但它们从未在任何星系中如此清晰地出现过。

“我们对银河系最近的大型银河系邻居仙女座星系的新观测揭示了银河系移民事件的证据，”NSF的天文学家Arjun Dey解释说。“虽然夜空看起来不变，但宇宙是一个充满活力的地方。像M31和我们的银河系这样的星系是由宇宙历史上许多较小星系的构建块构成的。

“我们以前从未在恒星的运动中如此清楚地看到这一点，也没有看到这次合并产生的一些结构，”爱丁堡大学天体物理学家，该论文的合著者谢尔盖科波索夫说。“我们新兴的图景是，仙女座星系的历史与我们自己的银河系的历史相似。两个星系的内部光晕都由一个单一的移民事件主导。

这项研究不仅揭示了我们银河系邻居的历史，还揭示了我们银河系的历史。银河系晕中的大多数恒星都是在另一个星系中形成的，后来在8亿至10亿年前的银河合并中迁移到我们自己的星系中。研究M31中类似但最近的星系合并的遗迹，为天文学家提供了一个了解银河系过去重大事件之一的窗口。

为了追溯M31的迁移历史，该团队转向了DESI。DESI的构建是为了绘制附近宇宙中数千万个星系和类星体，以测量暗能量对宇宙膨胀的影响。它是世界上最强大的多目标巡天光谱仪，每晚能够测量超过100万个星系的光谱。然而，DESI的世界级能力也可以在离家更近的地方使用，该仪器对团队对M000的调查至关重要。

“这门科学不可能在世界上任何其他设施完成。DESI惊人的效率，吞吐量和视野使其成为世界上对仙女座星系中的恒星进行调查的最佳系统，“Dey说。“在短短几个小时的观测时间内，DESI就能够用更大的望远镜超越十多年的光谱学。

尽管Mayall望远镜是在50年前完成的(它在1973年获得了第一道光)，但由于不断升级和最先进的仪器，它仍然是世界级的天文设施。“五十年听起来很长，天真地，人们可能会天真地认为这是一个设施的自然寿命，”共同作者琼·R·纳吉塔(Joan R. Najita)说，他也在NOIRLab工作。“但随着更新和再利用，像Mayall这样的古老望远镜可以继续做出惊人的发现，尽管按照今天的标准来说相对较小。

这项研究是与哈佛大学的两名本科生Gabriel Maxemin和Joshua Josephy-Zack合作进行的，他们通过拉德克利夫高等研究所与该项目建立了联系。纳吉塔是 2021 年至 2022 年的拉德克利夫研究员。

该团队现在计划利用DESI和Mayall望远镜无与伦比的能力来探索M31的更多外围恒星，目的是以前所未有的细节揭示其结构和移民历史。

“令人惊讶的是，我们可以眺望天空，阅读另一个星系数十亿年的历史，写在恒星的运动中 - 每颗恒星都讲述了故事的一部分，”纳吉塔总结道。“我们最初的观察超出了我们最疯狂的预期，我们现在希望用DESI对整个M31光环进行调查。谁知道等待着什么新发现。

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