银河系曾发生惊天翻转：新研究揭示恒星晕缓慢旋转之谜

证据：一次让星系重新定向的正面碰撞

研究揭示，银河系缓慢旋转的恒星晕可追溯至约100亿年前的一次灾难性事件。当时，一个名为“盖亚-香肠”（Gaia-Enceladus-Sausage，有时也被称为“盖亚-恩克拉多斯-香肠”）的矮星系直接撞入了我们年轻的银河系。这次撞击并非温和的侧向擦碰，而是一次暴力的正面撞击 。

为了理解其后果，由天文学家基里尔·巴特拉科夫（Kirill Batrakov）领导的杜伦团队利用“御夫座项目”（Auriga project）——一套追踪类似银河系星系跨越数十亿年形成过程的高分辨率模型——运行了一系列超级计算机模拟 。

模拟显示，这类正面碰撞会引发戏剧性的“银盘翻转”。我们在地球上看到的明亮银盘（由恒星和气体组成的旋转平面，即银河光带）相对于其原始平面被暴力地重新定向超过90度。这种翻转并非瞬间完成，而是在数十亿年间缓慢发生，银盘逐渐倾斜 。

破解恒星晕之谜

这次古老翻转为恒星晕异常缓慢的旋转提供了简洁的解释。当巨大的银盘旋转并扭曲时，它拖拽着包裹整个星系的、更大、更稳定且大致呈球形的暗物质晕。暗物质晕保持其原始定向不变，由此产生的摩擦力将角动量从恒星晕中的恒星转移走了 。

由从被撕裂的卫星星系中拉入的古老恒星组成的恒星晕，保留了对这次相互作用的“记忆”。由于它被扭动和拉扯，与暗物质骨架发生作用，因此其旋转速度远低于银盘本身，从而解决了银河天文学中一个长期存在的难题 。

“这个项目最初是为了研究恒星晕的旋转速度，”巴特拉科夫告诉ScienceAlert，他指出模拟揭示了经历早期大型合并的星系与最终拥有缓慢旋转恒星晕的星系之间的直接联系 。

对太阳系和太阳轨道的影响

对我们太阳系的影响引人入胜，但不必恐慌。研究表明，太阳——以及整个太阳系——最初在星系中沿着不同的轨道平面运动。那次银盘翻转范围极广，重置了银河系中大多数恒星的运行轨迹 。

不过，无需担心。这次碰撞及其后的重新定向发生在太阳和地球形成之前的约50到60亿年。该事件发生在我们的家园系统存在之前很久，因此并未破坏太阳系的稳定性。这些发现仅仅意味着，太阳目前围绕银河系中心的轨道并非如果那次翻转未曾发生时所遵循的轨道 。

探测暗物质的新探针

这项研究最重要的意义或许在于它揭示了暗物质的特性。当发光的银盘发生戏剧性翻转时，环绕银河系的、质量大得多的暗物质晕却保持其原始定向不变。整个可见星系的重新定向就发生在这个稳定、不可见的支架内 。

恒星晕的缓慢旋转被解读为银盘对暗物质晕施加引力扭矩的直接信号。这为天文学家提供了一种研究暗物质形状、稳定性和分布的新方法——暗物质不发光、不吸收也不反射光，只能通过其引力效应进行研究 。

这一发现与近期其他将银河系倾斜的恒星晕视为暗物质晕几何形状探针的研究相吻合 。通过精确测量恒星晕如何发生“倾斜”和减速，天文学家可以推断出原本不可见的暗物质分布特性 。

更广阔的图景

这项新研究为越来越多的证据添砖加瓦，表明银河系长达136亿年的历史远比我们今天在其旋臂之一的安全位置上所看到的要动荡得多。盖亚-香肠碰撞，已知已经为银河系核球和内部银晕贡献了恒星和碎片，现在看来它还是一个决定性的、改变星系面貌的巨变事件 。

简而言之，杜伦团队的研究为银河系巨大古老的恒星晕为何旋转如此缓慢提供了迄今为止最令人信服的解释。罪魁祸首不是一个缓慢、渐进的过程，而是银河系早期一次暴力的、变革性的事件——一场永远改变了我们星系家园面貌的宇宙碰撞。