Alzando gli occhi al cielo stellato, l'Universo profondo appare tranquillo e misterioso. È difficile immaginare che l'antica galassia nana Encelado si sia scontrata violentemente e sia stata fatta a pezzi dalla nostra stessa Via Lattea, lasciandosi alle spalle le grida di un'intera nuova generazione di bambini del gigante dalle cento mani.

Recentemente, SCIENZA CINA:Fisica, Meccanica e Astronomia ha pubblicato un articolo (Focus dell'editore) intitolato "Stelle ricche di metalli a bassa α con cinematica a salsiccia nel sondaggio LAMOST:provengono dalla Galassia Gaia-Sausage-Enceladus?" co-autore di Gang Zhao e Yuqin Chen, ricercatori degli Osservatori Astronomici Nazionali, Accademia cinese delle scienze. L'articolo descrive il tortuoso processo di come la galassia nana Gaia-Sausage-Enceladus (GSE) sia misteriosamente scomparsa in un importante evento di fusione avvenuto molto tempo fa nella storia antica della Via Lattea, e racconta la storia di come gli autori cercano le loro stelle membro tramite un metodo di esplorazione multipath. Contemporaneamente, sono stati pubblicati due commenti del Prof. Yipeng Jing dell'Università Jiao Tong di Shanghai e del Prof. Zhanwen Han dell'Osservatorio dello Yunnan.

Balla coi lupi - L'accrescimento del GSE da parte della Via Lattea

Nella famiglia cosmica, ci sono galassie massicce come la Via Lattea e la galassia di Andromeda, ma più numerosi sono i membri della galassia nana come il Sagittario, le Nubi di Magellano, e GSE. Nella sua lunga storia evolutiva, la Via Lattea interagisce costantemente, collisione, e infine fondersi con le vicine galassie nane, portando alla formazione di molte sottostrutture. Nel 2018, il satellite Gaia dell'Agenzia spaziale europea ha rilevato la cosiddetta struttura "Gaia-Sausage" nello spazio di velocità, che sono i detriti della galassia nana del GSE dopo aver "ballato" con la Via Lattea. Le simulazioni numeriche hanno rivelato che la galassia nana del GSE si è scontrata frontalmente con la Via Lattea ed è stata sepolta in profondità all'interno del Centro Galattico 10 miliardi di anni fa. La forte forza d'impatto nel più grande disco "riscaldato" a schizzi inizia fino all'alone galattico, sopra i 4 kpc dal piano galattico. Questo è il più grande evento di fusione nella storia antica della Via Lattea. Questa scoperta è una pietra miliare nel campo della ricerca sulla formazione e l'evoluzione delle galassie.

Essere verso la morte - La fusione GSE porta nuova vitalità nella galassia

Dopo che la galassia nana del GSE è caduta nella Via Lattea, questa famiglia è stata completamente dissolta, ed è difficile trovare le sue stelle membro nello spazio. Alla ricerca di queste stelle membro mancanti, Il prof. Gang Zhao ha proposto un'esplorazione multi-path sui detriti del GSE basata sull'indagine LAMOST, che ha aperto un nuovo percorso per trovare le impronte di fusione nello spazio della velocità, spazio orbitale, e spazio chimico combinando le forze di due grandi rilievi spettrali e astrometrici. Sulla base dei dati LAMOST e Gaia, lui e il suo collega hanno individuato possibili stelle membri del GSE nello spazio di velocità. Quindi hanno adottato le abbondanze chimiche come test del DNA per l'identificazione dell'appartenenza, poiché la composizione chimica non varia con le posizioni o i movimenti stellari. In totale, hanno identificato 1534 stelle membri ricche di metalli a basso contenuto di alfa del GSE tra gli 8 milioni di stelle dai dati LAMOST. Questa è la prima scoperta di un componente ricco di metalli a basso α della galassia GSE. Questo componente appena scoperto si estende naturalmente dal componente povero di metalli precedentemente rilevato.

Hanno calcolato le distribuzioni spaziali e stimato l'età di queste stelle membri. Sorprendentemente, le stelle sono giovani, ma raggiungi 4 kpc sopra il piano galattico. Da quando l'evento di fusione del GSE è avvenuto 10 miliardi di anni fa, quando queste stelle membri non erano nemmeno nate, è impossibile che il processo "splash" possa portare le stelle del disco a posizioni così elevate. Ciò ha sollevato dubbi sul quadro precedente del processo di fusione del GSE. Zhao e Chen hanno suggerito che queste stelle membro ricche di metalli a basso α non avevano subito il processo di schizzi, ma si erano formate di recente dal gas ricco di metalli della fusione GSE durante la successiva evoluzione. Questo suggerimento è coerente con la simulazione idrodinamica di Amarante et al. che produce la chimica del disco bimodale. osservativamente, questo lavoro dimostra che la galassia nana GSE è un analogo grumoso simile alla Via Lattea, che aggiorna la nostra comprensione dell'evoluzione chimica della galassia GSE.

Anche la fusione del GSE è essenziale per l'evoluzione della Via Lattea. Non solo ha portato stelle membri del GSE con una diversa composizione chimica, ma ha anche cambiato la distribuzione delle stelle nella Via Lattea. Cosa c'è di più, ha portato gas ricco di metalli e ha innescato una nuova formazione stellare, irradiando nuova vitalità nella Via Lattea.

Futuro promettente:unire le mani per costruire la Via Lattea verso casa e marciare verso la Galassia di Andromeda

Per verificare la chimica del disco bimodale della galassia GSE, gli autori hanno studiato la distribuzione nello spazio orbitale per le stelle membri ricche di metalli del GSE che condividono la stessa velocità ma una chimica diversa. Si è scoperto che le stelle ricche di metalli sia ad alto α che a basso α mostrano gli stessi gruppi e strisce, il che suggerisce che sono tutti accresciuti dal GSE e rispondono allo stesso modo al potenziale gravitazionale galattico. interessante, la striscia densa a Zmax=3-5 kpc forma una chiara transizione disco-alone a 4 kpc dal piano galattico.

In che modo la fusione del GSE ha formato questa transizione? Ciò è dovuto all'effetto osservativo causato dalla velocità unica delle stelle membri del GSE sotto l'influenza del potenziale gravitazionale della Via Lattea. Poiché i membri del GSE hanno una rotazione quasi nulla e anche le loro velocità verticali a Zmax (il punto più alto delle loro orbite) sono zero, trascorrono un tempo più lungo a Zmax che in altre posizioni (velocità diversa da zero), portando a un accumulo di stelle a |Z|~ 4 kpc. È proprio come le auto in autostrada. Quando sei bloccato in un ingorgo, la velocità è molto bassa, e puoi vedere un sacco di macchine raggruppate insieme, mentre poche auto sono mostrate in un dato luogo dove la velocità è alta. Poiché un gran numero di stelle membri del GSE ha Zmax=3-5 kpc, osserviamo una regione ad alta densità a |Z|~4kpc. Poiché le loro velocità radiali non sono né zero né identiche, quello che vediamo non è un grumo, ma una lunga striscia.

Perché questa transizione dell'alone del disco non può essere causata da altre galassie nane? La transizione dipende non solo dalle caratteristiche di velocità e dalla massa della galassia nana, ma anche la massa della Via Lattea e l'ora in cui è avvenuto l'evento di fusione. Poiché il GSE ruota a velocità zero e si scontra frontalmente con la Via Lattea, oltre a rispondere continuamente al potenziale gravitazionale della Via Lattea, le sue stelle membri mostrano questa caratteristica orbitale unica. Altre galassie nane probabilmente hanno prodotto ammassi altrove. Per esempio, la galassia nana del Sagittario si è fusa con la Via Lattea ad un'inclinazione inferiore, e le loro stelle membro si sono raggruppate all'apogeo delle loro orbite a circa 30 kpc, che è considerata la transizione tra l'alone interno ed esterno della Via Lattea. Poiché altre galassie nane non hanno le caratteristiche orbitali del GSE e non contribuiscono alla transizione |Z|=4 kpc, concludiamo che si tratta di un'impronta lasciata solo dall'evento di fusione del GSE.

Per decenni 4 kpc è stato adottato come transizione disco-alone senza conoscere il motivo della sua formazione. Questa è la prima volta che viene rivelato il meccanismo fisico con cui l'evento di fusione del GSE provoca l'apparente separazione dell'alone galattico e del disco a 4 kpc. È un vero ritratto dei bambini del gigante dalle cento mani (GSE) che lavorano insieme per costruire la nostra casa della Via Lattea.

Col tempo, i discendenti del GSE e degli abitanti Galattici si fusero e divennero indistinguibili nella posizione, cinematico, e spazio chimico. Sotto l'attrazione della gravità, marciano verso la lontana galassia di Andromeda. Secondo l'ultima simulazione numerica, le nostre generazioni future potranno assistere da vicino e personalmente alla spettacolare collisione delle due grandi galassie tra 4 miliardi di anni. Infine, la nostra Via Lattea e Andromeda si fonderanno insieme per diventare una nuova galassia, ma ci si aspetta che il nostro sistema solare sopravviva a questo evento di fusione.

Il futuro China Space Station Telescope (CSST) di 2 metri ha grandi vantaggi nella ricerca sistematica delle impronte lasciate dal GSE e nello studio delle interazioni tra la Via Lattea e la galassia di Andromeda. Se sei interessato ad altre storie di collisioni e fusioni di galassie, restate sintonizzati per ulteriori rivelazioni da parte del progetto CSST in futuro.