一提到銀河系，人們往往會(huì)聯(lián)想起一個(gè)靜謐、美麗的銀色圓盤。對(duì)于這個(gè)神秘壯觀的星系，人們賦予了許多美好的想象。

可這是銀河系的“真面目”嗎？北京時(shí)間2019年4月30日凌晨，國(guó)際科學(xué)期刊《自然·天文》在線發(fā)布了我國(guó)天文學(xué)家主導(dǎo)的一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)，打破了人們的認(rèn)知。

由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)的中日合作研究團(tuán)隊(duì)，首次發(fā)現(xiàn)了銀河系中存在一顆非常奇特的恒星，在揭開了它的“身世”之謎后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，它竟是銀河系將附近的矮星系吞掉之后“掠奪”過來的。

新發(fā)現(xiàn)的銀河系“外來移民”示意圖（中國(guó)國(guó)家天文/繪制）

銀河系里的“小金庫”

銀河系的形成與演化一直是一個(gè)令人著迷的科學(xué)問題，天文學(xué)家傾向于認(rèn)為，擁有恒星數(shù)量較少且總體質(zhì)量較小的矮星系不斷碰撞合并，形成更大的星系，也就是銀河系的雛形。然后，這個(gè)初始的銀河系不斷地吞噬附近的矮星系，最終形成了今天的銀河系。

“銀河系里有數(shù)千億顆恒星，到底哪些是銀河系原有的‘土著居民’，哪些是來自于近鄰矮星系的‘外來移民’？科學(xué)家一直在尋找這方面的證據(jù)?！闭撐牡谝蛔髡摺⒅锌圃簢?guó)家天文臺(tái)助理研究員邢千帆說。

依托于我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施LAMOST望遠(yuǎn)鏡的光譜數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)在銀暈中發(fā)現(xiàn)了一顆非常特別的恒星，它的銀、銪、金、鈾等貴金屬的含量特別高，堪稱銀河系里的“小金庫”。

比如在在地殼中含量?jī)H有0.000106%、被稱為最稀有元素的銪，在這顆恒星中相對(duì)于鐵的比率是太陽的10倍之多，大大超過了同類恒星的平均值，可謂是“土豪”無疑了。

像這類恒星，研究人員在整個(gè)銀暈中僅發(fā)現(xiàn)了30余顆，如此稀有的恒星，引發(fā)了他們的強(qiáng)烈好奇——這顆星星究竟來自哪里？

來自星星的DNA

銀河系里的星星距離人類是如此遙遠(yuǎn)，想要研究它們就得另辟蹊徑。得益于十九世紀(jì)德國(guó)光學(xué)儀器師夫瑯和費(fèi)發(fā)現(xiàn)的太陽光譜，人類才開啟了探索恒星化學(xué)豐度的大門。

恒星光譜就像是恒星的指紋，有了光譜，天文學(xué)家可以確定恒星的溫度和光度，推斷出它的大小、年齡、化學(xué)豐度，甚至可以重現(xiàn)這顆恒星的“星路”歷程。

而獲取光譜，正是LAMOST望遠(yuǎn)鏡最擅長(zhǎng)的事。作為目前世界上光譜獲取率最高的天文望遠(yuǎn)鏡，LAMOST巡天七年，共獲取了1125萬條光譜，這些星光里的“彩虹”為天文學(xué)家探索銀河系形成與演化及星系物理等前沿科學(xué)的種種奧秘提供了最有力的數(shù)據(jù)支持。

論文通訊作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員、LAMOST運(yùn)行和發(fā)展中心主任趙剛解釋稱，被銀河系“吃掉”的矮星系與目前“幸存”的矮星系具有相近的質(zhì)量分布，因此它們的成員星也具有相似的化學(xué)特征?！八酝ㄟ^研究銀河系附近矮星系成員星的化學(xué)組成，我們便能獲知矮星系家族里恒星的化學(xué)特征，從而像做DNA鑒定一樣，把銀河系內(nèi)來自矮星系的恒星給篩選出來?！?

研究人員發(fā)現(xiàn)，銀河系近鄰矮星系的成員星中的α元素（鎂、硅、鈣和鈦等）含量會(huì)明顯低于銀暈內(nèi)恒星的平均值，便將其作為一條“生命密碼”開展了鑒定工作。

無巧不成書，他們發(fā)現(xiàn)，之前那顆身份“可疑”的“土豪”星，不但重元素含量超高，α元素含量也異常的低，僅相當(dāng)于銀河系內(nèi)同類恒星的1/5，但卻與銀河系附近外矮星系里的恒星相似。

至此，科學(xué)家得到了初步判斷：這顆恒星屬于“外來人口”，是銀河系吞噬矮星系時(shí)順便擄進(jìn)來的“移民”。

身份揭曉

為了進(jìn)一步確認(rèn)其“外來移民”的身份，中國(guó)科學(xué)家借助日本的8米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了高分辨率光譜觀測(cè)，確定了這顆星更為準(zhǔn)確的化學(xué)豐度。

研究人員獲取了其全身上下24種元素的含量，并分別與矮星系恒星和銀暈場(chǎng)星進(jìn)行了細(xì)致比較。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，這顆恒星的化學(xué)成分與矮星系恒星高度吻合，明顯不同于銀河系的暈族恒星。

“通過這種DNA‘親子鑒定’，這顆奇特恒星的‘身世’和‘家族史’終于浮出水面，它果然是來自于被銀河系瓦解的矮星系?！毙锨Хf。

整個(gè)過程就像一部好萊塢大片一樣充滿著戲劇性：很久很久以前，這個(gè)矮星系原本安分守己地生活在銀河系周圍，突然經(jīng)歷了一次非常稀有的中子星并合事件。這個(gè)事件的直接后果就是產(chǎn)生了大量的重元素，于是便形成了這顆很“珍貴”的恒星。

隨著時(shí)間的推移，這顆恒星所居住的“矮星系國(guó)” 實(shí)在沒辦法和強(qiáng)大的“銀河系國(guó)”相抗衡，最終在不斷地撕扯掙扎中，被銀河系征服、吞噬，而這顆“貴金屬”恒星也隨之被吸納進(jìn)來，成為銀河系的“新移民”。

這一研究成果為銀河系并合矮星系提供了清晰的化學(xué)證據(jù)，而銀河系中已發(fā)現(xiàn)的30多顆及LAMOST光譜巡天新增的90多顆同類恒星，極有可能全部來自于被銀河系瓦解掉的矮星系。

中科院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)薛隨建認(rèn)為，此次的研究成果證實(shí)了LAMOST望遠(yuǎn)鏡巡天普查的能力，也說明在天文領(lǐng)域開展國(guó)際合作，把國(guó)際上先進(jìn)的天文資源為我所用，是取得天文學(xué)重大突破的重要途徑之一。