互动科普

有关银河系历史的“发掘”研究表明，银河系的生命就是一个吞噬过程。

多年来，考古学家一直在说天文学家的语言。人们利用遥感技术找到了消失的城市；天体排列使人们清楚地认识了庙宇和金字塔。但是近来，这种潮流意识颠倒过来了。天文学家已经认识到，我们所处的银河系是一个错综复杂的分层结构，它像古代城市被掩埋的地层那样隐藏着丰富的历史。天空中所进行的“发掘”正在开始对有关银河系，乃至更浩瀚宇宙的理论提供极为需要的真实性核对。凯斯西部保留地大学的Heather L. Morrison称：“要从实验角度来证实这些理论并非那么容易，银河系研究受到某些颇为棘手的限制。”

她和其他银河考古学家通过玩恒星各不相像的游戏来分辨各个层次。太阳和大多数其他恒星在一个薄薄的圆盘里围绕银河系中心旋转。然而，将近一个世纪以前，天文学家指出，有些恒星不是在一个盘里，而是在一个球面里环绕轨道运行。这个球面是笼罩该盘的晕。晕族恒星比盘族恒星更古老。它们不规则的轨道暗示：在物质环绕每个有可能失去能量、压扁和同步的轨道运行之前，晕族恒星就形成了。

天文学家认为盘和晕就是一切，别无它物。然而，多年来，尤其是在过去的十多年间，他们在晕里发现了奇怪的模式：异常年轻的恒星被分隔得很远，然而以队形飞行的恒星，甚至全部银河系都嵌入这个晕里。至于该盘，天文学家们已不再谈论它。有一个薄薄的盘，至少有一个厚盘和也许还有一个所谓的原始盘。这个杂乱无章的银河系必定是逐渐形成的，而不像人们以前认为的那样是突然一下子形成的。

2001年1月，正在进行的“发掘”活动之一“2dF古老星球总数调查”探索了这个厚盘的起源。约翰·霍普金斯大学的Rosemary F．G．Wyse和她的同事们绘制了位于那个薄盘外侧1500颗太阳型恒星的位置图。其中三分之二看起来像平常的晕或者厚盘恒星。然而，其余恒星的轨道角动量只具有预计的一半，事实上，这是银河小卫星星系的特征值。

这些结果支持20世纪80年代的一种理论，该理论认为该厚盘是在银河系吞食它的一颗卫星时发现的。该过程中，当时无论哪些恒星在其附近都会被搅动起来，把那个薄盘喷到那个厚盘上。星际的气体大概也被搅动起来，但是气体（与恒星不同）容释易耗散能量，并返回薄盘。由这种气体形成的随后几代恒星构成了我们现在见到的薄盘。因此必然得出这样的结论：虽然至今有更多适度规模的合并不断地在进行，但是自从大约120亿年前这个厚盘形成以来，没有任何相当大规模的合并现象发生。

其它研究集中在太阳的邻居。晕和厚盘恒星偶尔以相对于太阳较高的速度运行穿过。最近出现了全新的窜入星：这就是极为寒冷，非常暗淡，极其古老的白矮星。2001年3月加州大学伯克利分校的Ben R. Oppenheimer及其同事们报告，在距太阳480光年的范围内已出现38颗白矮星。斯特拉斯堡天文台的Rodrigo A．Ibata称：“这些矮星也许暗示了银河系最古老的构建材料。”

不幸的是，天文考古学具有一个悲剧性的缺陷：它无法说明物体全三维分布情况。围绕这些隐伏的矮星是否是晕、薄盘、厚盘或推定的原始盘的组成部分这一问题而爆发了一场激烈的争论。同样地，关于因星系合并而产生的碎片是否是导致晕形成，或者是该晕的一个小小的组成部分这一问题，天文学家们也展开了争论。取决于如何解决好这些问题，新发现的星群可以解释清楚在过去10年间对暗物质所进行研究的结果（这暗示了有未探测到的星体存在，但是又不能识别它们），从而全部弄清银河系普通物质的情况。

这仍然遗留下了特殊的物质（冷暗物质），它似乎是靠自己生成庞大得多的晕。由它控制的星系应该是以与行星生长相同的方式生长，即是由更小的星系附聚而生长起来的。银河系的分层情况证实了这一点。另一方面，有关冷暗物质的各种理论难于解释推导出的卫星合并数目、恒星流的形状以及盘形成的速度。无论这种或那种理论的命运如何，天文学家对我们银河系的看法已经发生了根本性的变化。他们已不把它看做供我们欣赏的古老雕塑品，而纯粹把它看作是恒星帝国在宇宙时间过程中沉浮的竞技场。

【刘国忠／译 冉隆华／校】