天文學家發現了可能是銀河系最早的兩個組成部分：這兩個星係被命名為”沙克蒂”（Shakti）和”濕婆”（Shiva），它們似乎是兩個星系的殘餘物，這兩個星系在120億到130億年前與銀河系的早期版本合併，促成了銀河系最初的成長。

銀河系的可視化影像，其中Khyati Malhan 和Hans-Walter Rix 在蓋亞DR3 資料集中識別出的屬於濕婆星和剎帝星的恆星以彩色點表示。濕婆星顯示為綠色，剎帝星為粉紅色。某些區域完全沒有綠色和粉紅色標記並不意味著那裡沒有濕婆星和剎帝星，因為這項研究使用的資料集只涵蓋銀河系中的特定區域。資料來源：S. Payne-Wardenaar / K. Malhan / MPIA

這項新發現在天文學上相當於考古學家發現了從最初的定居點發展成今天的大型城市的痕跡。這需要將歐空局蓋亞任務（Gaia mission）提供的近600萬顆恆星的數據與SDSS巡天測量結果結合。研究結果發表在《天文物理學期刊》。

我們的銀河系的早期歷史是一個由較小星系組成的星系，這造就了相當大的建築塊。現在，馬克斯-普朗克天文研究所的凱亞提-馬爾漢和漢斯-瓦爾特-里克斯已經成功地確定了可能是最早的兩個建築砌塊，它們今天仍然可以被確認為是最早的建築塊：原星系碎片，它們在120億年到130億年前，也就是宇宙星系形成時代的初期，與我們銀河系的早期版本合併。

天文學家將這兩個部分命名為”Shakti”（沙克蒂）和”Shiva”（濕婆），是通過將歐空局天體測量衛星”蓋亞”的數據與SDSS巡天數據相結合而確定的。對於天文學家來說，這一結果相當於發現了一個最初的定居點的痕跡，而這個定居點後來發展成了今天的大城市。

追溯來自其他星系的恆星的起源

星系碰撞和合併時，有幾個過程同時進行。每個星係都攜帶自己的氫氣庫。碰撞時，這些氫氣雲會失去穩定，內部會形成無數新恆星。當然，進入的星係也已經有了自己的恆星，在合併過程中，星系中的恆星會混合在一起。從長遠來看，這些”吸積恆星”也將成為新形成的合併星系的部分恆星群。一旦合併完成，要確定哪些恆星來自哪個前星系似乎就沒有希望了。但事實上，至少有一些方法可以追溯恆星的祖先。

這種幫助來自基本物理學。當星系發生碰撞，它們的恆星群混合在一起時，大多數恆星都會保留非常基本的特性，這些特性與它們起源星系的速度和方向直接相關。來自同一合併前星系的恆星，其能量值和物理學家所說的角動量–與軌道運動或旋轉有關的動量–都是相似的。對於在星系引力場中運動的恆星來說，能量和角動量都是守恆的：它們隨著時間的推移而保持不變。尋找一大群能量和角動量值相似且不尋常的恆星–很有可能你會發現合併的殘餘物。

其他提示也有助於識別。與很久以前形成的恆星相比，最近形成的恆星含有更多的重元素，天文學家稱之為”金屬”。金屬含量越低（”金屬性”），表示恆星形成的時間越早。在試圖辨識130 億年前就已經存在的恆星時，應該要尋找金屬含量非常低（”貧金屬”）的恆星。

大型資料集中的虛擬挖掘

將加入我們銀河系的恆星識別為另一個星系的​​一部分，直到最近才成為可能。這需要大量高品質的數據集，分析時需要用巧妙的方法篩選數據，以便識別出搜尋到的那類天體。這種資料集的出現只有幾年時間。歐空局的天體測量衛星”蓋亞”（Gaia）為這種大數據銀河考古提供了理想的資料集。這顆衛星於2013年發射，在過去十年中產生了越來越精確的資料集，現在已經包含了銀河系內近15億顆恆星的位置、位置變化和距離。

蓋亞數據徹底改變了對銀河系恆星動態的研究，並已經發現了以前未知的子結構。其中包括所謂的蓋亞恩克拉多斯/香腸流，它是銀河系最近一次較大合併的殘留物，發生在80億至110億年前。它還包括2022 年發現的兩個結構：馬爾漢及其同事發現的蓬圖斯流和里克斯及其同事發現的銀河系”可憐的老心臟”。後者是在最初的合併過程中新形成的恆星群，在合併過程中形成了原始銀河系，並繼續居住在銀河系的中心區域。

沙克蒂和濕婆的痕跡

在這次搜尋中，馬爾漢和里克斯使用了蓋亞數據和斯隆數位巡天（DR17）的詳細恆星光譜。後者提供了有關恆星化學成分的詳細資訊。馬爾漢說：”我們觀察到，對於一定範圍內的貧金屬恆星來說，恆星都擁擠在能量和角動量的兩個特定組合周圍”。

與這些地塊中同樣可見的”可憐的老心臟”相比，這兩組志同道合的恆星具有相對較大的角動量，這與曾經是與銀河系合併的獨立星系一部分的恆星群是一致的。馬爾漢將這兩個結構命名為”沙克蒂”和”濕婆”，後者是印度教的主神之一，前者是一種女性宇宙力量，通常被描繪成濕婆的妃子。

它們的能量和角動量值，再加上與”可憐的老心臟”相同的整體低金屬性，使得”剎帝”和”濕婆”成為銀河系最早祖先的候選者。Rix說：”Shakti和Shiva可能是我們銀河系『可憐的老心臟』的最初兩個補充，啟動了銀河係向大星系的成長」。

一些正在進行或將在未來幾年內開始的巡天觀測提供了相關的額外數據，包括光譜（SDSS-V，4MOST）和精確距離（LSST/魯賓天文台），這些數據應該能讓天文學家對”剎帝利”和”濕婆神”是否真的是銀河系最早史前時代的一個縮影做出準確的判斷。

編譯自: ScitechDaily