德国马克斯普朗克天文研究所团队利用ESA盖亚太空望远镜(Gaia)及中国郭守敬望远镜(LAMOST)数据,确认银河系发展史序,并发现银河系厚银盘早在130亿年前就形成,比以前想法早约20亿年。论文发布在《自然》期刊。
银河系分为,银晕在外围由古老恒星组成,银盘可再分为薄银盘和厚银盘,薄银盘含大部分盘面恒星,厚银盘比薄银盘厚两倍多,但半径较小。为了解银河系发展史序,天文学家必须确认恒星年龄,但恒星年龄无法直接测量,必须以恒星特征与演化模型相较推断年龄。
由于宇宙诞生时几乎只有氢和氦,其他元素是恒星内部制造,并在生命结束时爆炸回归宇宙,因此较老恒星金属(重元素)丰度较低。研究团队使用盖亚EDR3数据取得恒星亮度和位置,另外使用LAMOST提供光谱得到金属丰度,算出25万颗恒星的年龄,多属次巨星(subgiant star)。次巨星是恒星生命相对短暂的演化阶段,较容易确认年龄。
(Source:Stefan Payne-Wardenaar / MPIA)
鉴别不同区域次巨星,研究人员惊讶地发现银河系形成分两阶段。早期阶段形成厚银盘和银晕,晚期阶段形成薄银盘。第一阶段在宇宙年龄仅8亿年开始,厚银盘先形成恒星,内侧银晕恒星也开始聚集。之后110亿年前名为Gaia-Sausage-Enceladus的矮星系与银河系整合,触发更多新生厚银盘恒星。
研究团队分析表明,与Gaia-Sausage-Enceladus矮星系整合不但引发大量恒星形成,还继续形成厚圆盘恒星,直到80亿年前气体耗尽后,厚银盘才停止增长。此时银河系周围气体聚集到更薄盘面,薄银盘逐渐向两端延伸,持续至今。研究团队认为:天文学很难为所在星系提供可靠日期。这项研究成功构建银河系早期时间表,对认识和理解银河系演化史非常重要。