60億年前本星系群中可能發生過星系主并合事件

　　60億年前在本星系群中是否發生過星系主并合事件？通過中法“起源”天文聯合實驗室，由法國巴黎天文臺，法國科學院(CNRS)和中國國家天文臺6位研究人員共同完成的數值模擬研究表明了這個可能性存在。他們發現我們的鄰居星系仙女座星系（M31），以及麥哲倫云可能形成于這次并合事件。這項研究結果發表在11月20日和12月10日的美國《天體物理學雜志》上。

　　我們的本星系群大約包含40個星系，并由兩個大星系主導，一個是仙女座星系，另一個是我們的銀河系。許多的天文學家相信仙女座星系是由兩個稍小的星系并合而成的。那么這次并合是什么時候發生的？對我們本星系群有什么影響？天文學家并沒有進行深入的討論。由法國巴黎天文臺Francois Hammer領導的團隊——包括來自中國國家天文臺學者楊雁賓和王建嶺，第一次模擬了仙女座星系的形成過程。他們的模型很好地再現了仙女座星系的大部分特殊的性質，包括：超大的恒星薄盤以及其中的氣體和塵埃環、大質量的核球、巨大而彌漫的厚盤、由老年恒星形成的巨恒星流，以及其他一些存在于星系暈中的恒星流。他們以此得出結論：仙女座星系很可能是兩個質量比為3的星系并合的產物，其中大的前身星系比銀河系稍大。這一并合事件的時間可以從觀測仙女座星系結構中的恒星年齡來得出，第一次碰撞發生在大約90億年前，而并合發生在55億年前。

　　這一并合事件可能是本星系群中發生的最為重要的事件。因為仙女座星系和它的衛星星系聚集了大部分的本星系群的重子物質，包括氣體和恒星。這次碰撞一定是相當的劇烈，才能產生足夠大的角動量，以滿足形成像仙女座星系這樣大的恒星盤。模擬還預測了在這次并合事件中，大約有相當于銀河系三分之一質量的物質可能已經被拋出，而這部分物質主要是氣體。其中很大部分物質是沿著星系碰撞的軌道平面拋出，這個軌道平面大體接近M31的星系盤平面，由于仙女座星系幾乎是側向于銀河系的（77度的傾角），被拋出的物質分布范圍很可能包括了銀河系。

　　在研究的第二部分工作中，他們研究了這次并合對我們銀河系可能造成的影響。麥哲倫云的起源問題一直是一個迷。他們的研究表明，麥哲倫云很可能起源于M31并合事件的一個潮汐尾中。如果真是這樣，麥哲倫云將會朝著銀河系的方向以很大的速度被拋射，最新測量的速度是一百萬公里每小時（350 km/s）！這一假設可以解釋為什么麥哲倫云是銀河系的唯一一個富氣體的不規則的伴星系。使用最新自行測量，研究者反推了麥哲倫云和M31在幾十億年前可能的位置，他們發現麥哲倫云起源于M31的概率非常大。

　　如果這項研究被觀測證實，這一研究結果在宇宙學中將有重要的影響。這項研究支持了大部分的漩渦星系發生過并合事件的假說，預測了大量的矮星系可能起源于星系并合的潮汐尾。

　　此項研究的數值模擬是在法國巴黎計算機部和國家天文臺的高性能計算機中心進行的。為了模擬仙女座星系的并合，研究者們測試了一百多個星系碰撞模型，涉及了暗物質，恒星，氣體，以及恒星形成過程。模擬用到了30萬到8百萬的粒子數。

　　圖片說明：第一次碰撞發生在模擬開始的7億年后，新恒星形成（綠色）。碰撞的過程形成幾個潮汐尾，其中一條潮汐尾（箭頭）包含了大量的新形成的恒星，這條潮汐尾的大量物質回流形成了巨大的恒星流，這解釋了Ibata et al. (2001)被觀測發現的恒星流。隨后，模擬形成像仙女座星系的漩渦星系。