Mirando hacia el cielo estrellado el Universo profundo parece silencioso y misterioso. Es difícil imaginar que la antigua galaxia enana Encelado chocara violentamente y fuera destrozada por nuestra propia Vía Láctea. dejando atrás los gritos de toda una nueva generación de niños del gigante de las cien manos.

Recientemente, CIENCIA CHINA:Física, Mecánica y Astronomía publicó un artículo (Enfoque del editor) titulado "Estrellas ricas en metales de baja α con cinemática de salchicha en la encuesta LAMOST:¿Son de la galaxia Gaia-Sausage-Enceladus?" coautor de Gang Zhao y Yuqin Chen, investigadores de los Observatorios Astronómicos Nacionales, Academia china de ciencias. El artículo describe el tortuoso proceso de cómo la galaxia enana Gaia-Sausage-Enceladus (GSE) desapareció misteriosamente en un importante evento de fusión que ocurrió hace mucho tiempo en la historia temprana de la Vía Láctea. y cuenta la historia de cómo los autores buscan sus estrellas miembro a través de un método de exploración de trayectos múltiples. Simultaneamente, Se publicaron dos comentarios del Prof. Yipeng Jing de la Universidad Jiao Tong de Shanghai y del Prof. Zhanwen Han del Observatorio de Yunnan.

Danzas con lobos:la acumulación de GSE por la Vía Láctea

En la familia cósmica, hay galaxias masivas como la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda, pero más numerosos son los miembros de galaxias enanas como Sagitario, las Nubes de Magallanes, y GSE. En su larga historia evolutiva, la Vía Láctea ha estado interactuando constantemente, chocar y eventualmente fusionarse con galaxias enanas cercanas, conduciendo a la formación de muchas subestructuras. En 2018, El satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea detectó la estructura llamada 'Gaia-Sausage' en el espacio de velocidad, que son los escombros de la galaxia enana GSE después de "bailar" con la Vía Láctea. Las simulaciones numéricas han revelado que la galaxia enana GSE chocó de frente con la Vía Láctea y fue enterrada en las profundidades del Centro Galáctico hace 10 mil millones de años. La fuerte fuerza de impacto en el disco 'calentado' de salpicaduras más grande se estrella hasta el halo galáctico, por encima de 4 kpc desde el plano galáctico. Este es el evento de fusión más grande en la historia antigua de la Vía Láctea. Este descubrimiento es un hito en el campo de investigación de la formación y evolución de galaxias.

Estar hacia la muerte:la fusión de GSE aporta nueva vitalidad a la galaxia

Después de que la galaxia enana GSE cayera en la Vía Láctea, esta familia se disolvió por completo, y es difícil encontrar sus estrellas miembros en el espacio. En busca de estas estrellas miembros desaparecidas, El profesor Gang Zhao propuso una exploración de múltiples rutas en los escombros de GSE basada en la encuesta LAMOST, que abrió un nuevo camino para encontrar las huellas fusionadas en el espacio de velocidad, espacio orbital, y espacio químico mediante la combinación de fuerzas de dos grandes estudios espectrales y astrométricos. Basado en datos de LAMOST y Gaia, él y su colega seleccionaron posibles estrellas miembros de GSE en el espacio de velocidades. Luego adoptaron abundancias químicas como prueba de ADN para la identificación de miembros, ya que la composición química no varía con las posiciones o movimientos estelares. En total, identificaron 1534 estrellas miembros ricas en metales de bajo nivel α de GSE entre los 8 millones de estrellas de los datos de LAMOST. Este es el primer descubrimiento de un componente rico en metales de baja α de la galaxia GSE. Este componente recién descubierto se extiende naturalmente desde el componente pobre en metales previamente detectado.

Calcularon distribuciones espaciales y estimaron las edades de estas estrellas miembros. Asombrosamente, las estrellas son jovenes, pero llegue a 4 kpc por encima del plano galáctico. Desde que ocurrió la fusión de GSE hace 10 mil millones de años, cuando estas estrellas miembros ni siquiera nacieron, Es imposible que el proceso de "salpicadura" pueda llevar las estrellas del disco a posiciones tan altas. Esto generó dudas sobre la imagen anterior del proceso de fusión de GSE. Zhao y Chen sugirieron que estas estrellas miembros ricas en metales con bajo contenido de α no se habían sometido al proceso de salpicadura, sino que se formaron nuevamente a partir del gas rico en metales de la fusión GSE durante la evolución posterior. Esta sugerencia es consistente con la simulación hidrodinámica de Amarante et al. que produce la química del disco bimodal. Observacionalmente, Este trabajo demuestra que la galaxia enana GSE es un análogo grumoso similar a la Vía Láctea, que actualiza nuestra comprensión de la evolución química de la galaxia GSE.

La fusión de GSE incluso es esencial para la evolución de la Vía Láctea. No solo trajo estrellas miembros de GSE con una composición química diferente, pero también cambió la distribución de estrellas en la Vía Láctea. Y lo que es más, trajo gas rico en metales y provocó la formación de nuevas estrellas, irradia nueva vitalidad en la Vía Láctea.

Futuro prometedor:unirnos para construir el hogar de la Vía Láctea y marchar hacia la galaxia de Andrómeda

Para verificar la química del disco bimodal de la galaxia GSE, los autores estudiaron la distribución en el espacio orbital de estrellas miembros ricas en metales GSE que comparten la misma velocidad pero diferente química. Se encuentra que tanto las estrellas ricas en metales de alta α como las de baja α exhiben los mismos grupos y tiras, lo que sugiere que todos se derivan de GSE y responden al potencial gravitacional galáctico de la misma manera. Curiosamente, la franja densa en Zmax =3-5 kpc forma una clara transición disco-halo a 4 kpc del plano galáctico.

¿Cómo formó la fusión de GSE esta transición? Esto se debe al efecto de observación causado por la velocidad única de las estrellas miembros de GSE bajo la influencia del potencial gravitacional de la Vía Láctea. Dado que los miembros de GSE tienen una rotación casi nula y sus velocidades verticales en Zmax (el punto más alto en sus órbitas) también son cero, pasan más tiempo en Zmax que en otras posiciones (velocidad distinta de cero), lo que lleva a una acumulación de estrellas a | Z | ~ 4 kpc. Es como los autos en la carretera. Cuando estás atrapado en un atasco de tráfico la velocidad es muy baja, y puedes ver muchos coches agrupados, mientras que pocos coches se muestran en un lugar dado donde la velocidad es alta. Como una gran cantidad de estrellas miembros de GSE tienen Zmax =3-5 kpc, observamos una región de alta densidad en | Z | ~ 4kpc. Dado que sus velocidades radiales no son nulas ni idénticas, lo que vemos no es un grupo, pero una tira larga.

¿Por qué esta transición disco-halo no puede ser causada por otras galaxias enanas? La transición depende no solo de las características de velocidad y masa de la galaxia enana, pero también la masa de la Vía Láctea y el momento en que ocurrió el evento de fusión. Debido a que el GSE gira a velocidad cero y choca de frente con la Vía Láctea, así como responde continuamente al potencial gravitacional de la Vía Láctea, sus estrellas miembros muestran esta característica orbital única. Otras galaxias enanas probablemente produjeron cúmulos en otros lugares. Por ejemplo, la galaxia enana de Sagitario se fusionó con la Vía Láctea en una inclinación más baja, y sus estrellas miembros se agruparon en el apogeo de sus órbitas a aproximadamente 30 kpc, que se considera la transición entre el halo interior y exterior de la Vía Láctea. Dado que otras galaxias enanas no tienen las características orbitales de la GSE y no contribuyen a la transición | Z | =4 kpc, llegamos a la conclusión de que es una huella dejada únicamente por el evento de fusión de GSE.

Durante décadas se ha adoptado 4 kpc como la transición disco-halo sin saber el motivo de su formación. Esta es la primera vez que se revela el mecanismo físico por el cual el evento de fusión GSE causa la aparente separación del halo galáctico y el disco a 4 kpc. Es una representación real de los niños del gigante de cien manos (GSE) trabajando juntos para construir nuestra casa de la Vía Láctea.

Tiempo extraordinario, los descendientes de la GSE y los habitantes galácticos se fusionaron y se volvieron indistinguibles en su posición, cinemático, y espacio químico. Bajo la atracción de la gravedad, marchan hacia la lejana galaxia de Andrómeda. Según la última simulación numérica, Nuestras generaciones futuras podrán presenciar de cerca y personalmente la espectacular colisión de las dos grandes galaxias en 4 mil millones de años. Finalmente, nuestra Vía Láctea y Andrómeda se fusionarán para convertirse en una nueva galaxia, pero se espera que nuestro sistema solar sobreviva en este evento de fusión.

El futuro Telescopio de la Estación Espacial China (CSST) de 2 metros tiene grandes ventajas en la búsqueda sistemática de las huellas dejadas por el GSE y en el estudio de las interacciones entre la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda. Si está interesado en más historias de colisiones y fusiones de galaxias, Estén atentos para más revelaciones del proyecto CSST en el futuro.