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事实上 ， 银河系比天文学家认为的要更古老 ， 或者说是它的一部分 。
一项新发表的研究表明 ， 圆盘的一部分比我们想象的要早 20 亿年 。该区域称为“厚盘” ， 仅在大爆炸后 8 亿年才开始形成 。
【银河系的一个古老部分，比我们所知的还要更加古老】
上图：从侧面看银河 。
两位天文学家比以往更详细地拼凑出了银河系的历史 。 他们的结果是基于欧洲航天局的盖亚任务和中国的大天空区域多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）的详细数据 。 这一发现的关键在于亚巨星 。
这篇研究论文的题目是《银河系早期形成历史的时间分辨图》 ， 并在线发表在《自然》杂志上 。 作者是来自马克斯·普朗克天文研究所（MPIA）的项茂生（音译）和汉斯-沃尔特·里克斯 。
确定一颗恒星的年龄是最困难的事情之一 。 一颗恒星的成分或金属丰度是确定其年龄的关键 。 天文学家测量金属丰度越精确 ， 他们就能越精确地确定它的年龄 。
早期的宇宙几乎只含有氢和氦 。 比氢和氦重的元素会在恒星中产生 ， 并在这些恒星死亡和爆炸时扩散到宇宙中 。 天文学家把所有比这两种原始元素重的元素都称为“金属” 。
金属丰度较低的恒星年龄更大 ， 因为它们形成时只有氢和氦 。 因此 ， 当天文学家发现一组主要含有氢和氦的恒星时 ， 他们就知道这些恒星的年龄更大 。 当他们发现金属比例较高的恒星群时 ， 他们就知道这些恒星一定比较年轻 。
精确的年龄测量在天文学的某些方面就是圣杯 ， 在这个例子中也是如此 。 此项研究的两位科学家不仅仅用金属丰度来确定恒星的年龄 ， 他们还专注于一种特定类型的恒星：亚巨星 。
上图：银河系侧视图 。
恒星生命中的亚巨星阶段相对较短 ， 因此天文学家可以最准确地确定恒星处于亚巨星阶段的年龄 。 亚巨星正在转变为红巨星 ， 它们的核心不再产生能量 。 相反 ， 核聚变已经进入了核心周围的壳层 。
在这项研究中 ， 这两位科学家利用 LAMOST 数据确定了银河系不同区域约25万颗恒星的金属丰度 。 他们还使用了盖亚的数据 ， 这些数据提供了大约15亿颗恒星的精确位置和亮度数据 。
欧空局的盖亚任务提高了这项研究和许多其他研究的准确性 。 在盖亚之前 ， 天文学家通常要处理20%到40%的恒星年龄不确定性 。 这意味着年龄可能相差10亿年 ， 这是很大的差距 。
但盖亚改变了这一切 。 该任务目前发布的数据是 Gaia EDR 3（早期数据发布3） ， 这是一个巨大的改进 。 EDR3给出了超过33万颗恒星的精确3D位置 。 它还能对恒星在太空中的运动进行高精度的测量 。
研究人员使用了来自盖亚和 LAMOST 的所有这些数据 ， 并将其与已知的恒星参数模型进行比较 ， 以更准确地确定亚巨星的年龄 。 科学家项茂生表示：“根据盖亚的亮度数据 ， 我们能够确定一颗亚巨星的年龄 ， 精确到百分之几 。 ”
这些亚巨星分布在银河系的不同部分 ， 这使得研究人员能够拼凑出其他成分的年龄 ， 并构建出银河系历史的时间表 。
上图：银河系两视图 。
这项研究显示了银河系历史上的两个截然不同的阶段 。 第一阶段始于8亿年前 ， 当时这个厚厚的圆盘开始形成恒星 。 银晕的内部区域也开始发展起来 。
20 亿年后 ， 一次合并推动厚盘中的恒星形成完成 。 一个名为“盖亚-香肠-土卫二（Gaia-Sausage-Enceladus）”的矮星系与银河系合并 。
Gaia-Sausage-Enceladus（GSE）矮星系的形状并不像香肠 。 它的名字来自于在速度图上画出它的恒星 ， 在那里它们的轨道是高度拉长的 。 当GSE与银河系合并时 ， 它帮助创造了厚盘 ， 而伴随它而来的气体为星系那部分的恒星形成提供了燃料 。
这一合并也让银河系的光环布满了星星 。 天文学家认为球状星团“NGC2808”可能是盖亚香肠的残余核心 。 NGC 2808是银河系中质量最大的球状星团之一 。
GSE 在厚盘中引发的恒星形成持续了大约40亿年 。 宇宙大爆炸后大约60亿年 ， 这些气体都用完了 。 在此期间 ， 厚盘的金属丰度增加了十倍以上 。
该研究还发现 ， 在整个圆盘中 ， 金属丰度和恒星的年龄之间存在着非常紧密的关联 。 这意味着 ， 伴随 GSE 而来的气体一定是紊流的 ， 导致GSE在圆盘中混合得更彻底 。
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