我们的银河系只是一个平平无奇的普通星系吗?

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银河系是宇宙中被研究得最多的星系。这并不奇怪，这是我们的家园所在，是在可观测宇宙的庞大数量星系中，观测难度最小的一个星系。一个与银河系有关的关键问题是：我们的银河系究竟只是一个普通星系，还是它真的非比寻常？然而，如果不能观测那些更遥远的星系，这个问题就无法得到解决。
但现在，这个问题似乎有了答案。



在宇宙中，银河系不是最大的，也不是最古老的，因此从某些程度角度来看，与其他旋涡星系相比，银河系似乎也并没有什么特别之处。但当我们仔细观察它的结构和化学时，又会觉得它非常与众不同。1983年，爱丁堡大学的研究人员通过观测发现，银河系中存在一个古老的厚盘结构，这改变了我们对银河系样貌的认知。



银河系的艺术构想图。| ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt

自那之后，我们知道了银河系的圆盘由两个部分组成——一个厚盘、一个薄盘。厚盘的厚度宽达数千光年，而薄盘的厚度只有约1000光年，我们的太阳系就存在于薄盘中。这两个盘结构者所包含的恒星种类非常不同，厚盘主要由古老恒星构成，它们的金属元素（如铁）含量低，但富含阿尔法元素（碳、氧、镁、硅和其他一些元素)；薄盘里的恒星往往有很高比例的重元素，而阿尔法元素相对较少。

一直以来，天文学家都认为，银河系的这种结构特点是由某个发生在很久之前的星系碰撞导致的结果。并且他们认为，这种碰撞是非常罕见的，因为当他们试图通过计算机来模拟能创建这种具有独特的恒星类型的双盘结构时，发现这样的情况只出现在当一个中等大小的星系在大约90亿年前与银河系发生碰撞的场景下才会出现。
如果情况果真如此的话，那么像银河系这样的星系，的确应该非常罕见。



现在，一项发表在《天体物理学杂志快报》上的新研究表明，这种观点可能是错的——这种结构可以“自然”演化而成，并不需要灾难性的碰撞才能产生，这意味着在我们的宇宙中，银河系只是其中普普通通、平平凡凡的一员，与银河系相似的星系可能非常普遍。

虽然在此之前，有天文学家在其他星系中也观察到过种双盘结构，但由于无法确定它们是否拥有相似的恒星分布，因此难以判断它们是否有着相似的起源。这次，研究人员使用甚大望远镜（VLT）上的多元光谱探测仪（MUSE），分析了一些与银河系大体相似的星系。光谱学是一种将来自一个星系的光分解成许多不同颜色的技术，它可以帮助天文学家确定星系里的恒星的化学成分。

在分析过程中，一个距离我们约3.2亿光年的星系脱颖而出，这个星系就是UGC 10738。这个星系有着非常有趣的侧面朝向，能使天文学家很容易区分薄盘和厚盘里的恒星，并对它们进行比较。这有点像区分高个子和矮个子：如果从顶方看，我们很难看到他们的高矮之分；但如果从侧面看，就相对容易得多。

分析结果表明，UGC 10738中的恒星的化学成分与银河系中的几乎一样：富含金属而阿尔法元素贫瘠的恒星集中在星系中心的一个薄盘上；在厚盘的上方和下方，有着明显的富含阿尔法元素但金属贫瘠的恒星。这是表明这两个星系是以相同的方式演化而成的强有力证据。一个遥远的星系与银河系如此相似，这意味着银河系可能根本就没有什么特别之处。

新发现表明，银河系的薄盘和厚盘不是由于巨大的并合导致的结果，而是通过一种标准的星系形成和演化的‘默认’路径造成的。从结果来看，天文学家认为具有和银河系的结构以及性质相似的星系，都可以被描述为正常、普通的星系。
另外，得知银河系其实是一个相对普通、正常的星系，是一件非常令人兴奋的事，这意味着现有的关于银河系的详细观测，可被用作为更好地分析那些更遥远的、我们无法看到的星系的工具。
虽然银河系是我们目前知道的唯一包含生命的星系，对我们来说，银河系永远是特别的家园。但新的研究表明，数十亿的星系或许都有着与银河系相似的成长历史，它们似乎也有可能成为生命的家园。从这种角度来看，银河系或许真的并不稀奇。

参考文献

https://phys.org/news/2021-05-milky-unusual-astronomers.htmlhttps://theconversation.com/stellar-secrets-of-a-distant-galaxy-suggest-our-milky-way-isnt-so-special-after-all-161419#

文：不二北斗

图片来源：van de Sande/ESO

本文经授权转载自原理（ID：principia1687），原标题为《只是平平无奇的银河系啊！》如需二次转载请联系原作者。

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