利用蓋亞太空望遠鏡（Gaia space telescope）的數據進行的新研究表明，銀河系最後一次重大碰撞發生的時間比之前認為的要晚得多–在過去30億年內。透過分析過去星系碰撞造成的褶皺，他們發現這些事件的歷史時間線被明顯壓縮，這改變了我們對銀河系發展及其恆星結構形成的理解。

這張圖像展示了銀河及其周圍的恆星”光環”。銀河中的大多數恆星都位於星盤中（例如太陽），但過去碰撞產生的恆星最終會進入星暈，這是一個由恆星組成的大”雲團”，向各個方向延伸。在這幅影像中，這些光環恆星的亮度被增強了，但實際上與星盤相比，它們的亮度會非常暗淡。這裡的光環顯得雜亂無章，”皺巴巴的”，這是最近發生合併的跡象。圖片來源：光環恆星：ESA/Gaia/DPAC， T Donlon et al. 2024；背景銀河與麥哲倫雲：Stefan Payne-Wardenaar

天文學家羅賓-桑德森（Robyn Sanderson）及其合作者最近發表的研究結果表明，銀河系最後一次大碰撞發生的時間比人們之前認為的要晚數十億年。

桑德森說：「爭議的焦點在於銀河係是何時接納這些恆星的。我們的研究表明，有些恆星被認為是來自古老的合併，但其實不是。我們看到的它們形成的模式現在應該已經改變或消失了。

蓋亞衛星在銀河前的藝術視圖。圖片來源：ESA/ATG medialab；背景：ESO/S：ESO/S.Brunier

這項發現得益於歐洲太空總署的”十億顆恆星勘測器”–蓋亞，它正在繪製銀河系內外一千多萬顆恆星的分佈圖，追蹤它們的運動、光度、溫度和成分。研究小組重點研究了銀河系中所謂的”皺紋”，這些皺紋是其他星系與銀河系碰撞後形成的。

桑德森說，這些皺紋就像是過去碰撞留下的宇宙指紋。透過研究它們的模式，宇宙學家可以追溯這些事件的時間線，並了解銀河系的演化史。

桑德森小組前訪問學者、蓋亞新研究的主要作者湯姆-唐龍（Tom Donlon）說：”隨著年齡的增長，我們會變得越來越皺，但我們的研究發現，銀河系的情況恰恰相反。時間，而事實證明這比我們想像的要晚數十億年。 “

透過將他們對皺紋的觀測結果與宇宙學模擬結果進行比較，研究小組得以確定，我們與另一個星系的​​最後一次重大碰撞實際上並不像以前認為的那樣發生在80 億年到110 億年前。

桑德森說：「模擬是至關重要的，因為它能讓我們重現銀河系過去可能發生的事件，看看它們是否與我們觀測到的一致。在這種情況下，它們向我們表明，上一次大碰撞的時間比較近。

左邊的光環看起來雜亂無章，有”皺紋”，這表明合併是最近發生的。右邊的光暈則顯得光滑而均勻，這表示合併發生在遠古時期。圖片來源：光環恆星：歐洲太空總署/Gaia/DPAC，T Donlon 等人，2024；背景銀河系和麥哲倫雲：Stefan Payne-Wardenaar;; LICENCE：CC BY-SA 3.0 IGO 或歐空局標準許可

修訂銀河系碰撞時間表

論文合著者、倫斯勒理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute）天文學教授海蒂-喬-紐伯格（Heidi Jo Newberg）說，要想讓恆星皺紋像蓋亞數據中顯示的那樣明顯，它們必須在不少於30億年前加入我們的行列，比人們之前認為的至少晚了50億年。 “每當恆星在銀河中心來回擺動時，就會形成新的恆星皺紋。”她補充說：”如果它們在80 億年前加入我們的行列，那麼就會有如此多的皺紋緊挨在一起，以至於我們再也看不見它們是獨立的特徵。

賓州大學的許多現任和前任研究人員都為這項研究做出了貢獻，其中包括建立了研究中使用的所有星系勢能模型的阿爾皮特-阿羅拉（Arpit Arora）和重新模擬星系結構形成的標準化方法的農德-帕尼坦派薩爾（Nondh Panithanpaisal），他們都是文理學院的畢業生，而前任本科生研究員艾米麗-布雷古（Emily Bregou）也為重新模擬代碼的開發做出了貢獻。丹尼-霍塔（Danny Horta）是桑德森的合作者之一，他來自熨斗研究所（Flatiron Institute），透過分析很久以前與銀河系合併的大型古老星系，也為這項研究做出了貢獻。

文理學院物理與天文系助理教授羅賓-桑德森。資料來源：賓州大學

據認為，這次碰撞產生了大量具有不尋常軌道的恆星。此前，科學家將其測定為80 億至110 億年前的一次碰撞，即蓋亞-索薩奇-恩克拉多斯合併。相反，紐伯格和唐龍的研究結果表明，這些恆星可能是室女座徑向合併產生的，它在不到30 億年前撞擊銀河系中心。

歐空局蓋亞計畫科學家蒂莫-普魯斯蒂（Timo Prusti）說：「蓋亞是一項成果豐碩的任務，它正在改變我們對宇宙的看法。之所以能取得這樣的成果，要歸功於歐洲和其他地區大量科學家和工程師之間令人難以置信的團隊精神和協作。

編譯自/ ScitechDaily