銀河系曾「翻側」？杜倫大學新證據解開百億年宇宙之謎

證據：一場讓星系重新定向的正面撞擊

研究表明，銀河系緩慢旋轉的恆星暈可追溯到大約100億年前的一場災難性事件。當時，一個名為「蓋亞-恩克拉多斯-香腸」（Gaia-Enceladus-Sausage，有時也稱為「蓋亞香腸」）的矮星系，直接正面撞擊了年輕的銀河系。這並非輕輕的擦肩而過，而是一場猛烈的迎頭撞擊。

為了了解撞擊後的發展，由天文學家基里爾·巴特拉科夫（Kirill Batrakov）領導的杜倫團隊，利用「御夫座」（Auriga）計畫的一系列高解析度模型進行了超級電腦模擬，該模型能追蹤類似銀河系的星系在數十億年間的形成過程。

模擬結果顯示，這種正面碰撞可以觸發戲劇性的「盤面翻轉」。我們從地球上看到的明亮旋轉星盤——由恆星和氣體構成的銀河盤面——相對於其原始平面被劇烈地重新定向超過90度。這個翻轉並非瞬間完成，而是在數十億年間緩慢發生，如同盤面逐漸傾倒。

解開恆星暈之謎

這場古老的翻轉為恆星暈異常緩慢的旋轉提供了一個清晰的解釋。當巨大的銀河盤旋轉和扭曲時，它會與包圍整個星系的、更大且穩定的球狀暗物質暈產生拖曳作用。由於暗物質暈保持其原始方向固定不變，這產生的摩擦力將角動量從暈中的恆星轉移了出去。

恆星暈由古老恆星組成，這些恆星很可能是在星系合併過程中從被撕裂的衛星星系中拉進來的。由於它在暗物質的「骨架」內被扭曲和施力，因此它現在的旋轉速度遠比銀河盤本身要慢，從而解開了星系天文學中一個長期的謎團。

巴特拉科夫告訴《ScienceAlert》說：「這個計畫始於對恆星暈旋轉速度的調查。」他指出，模擬揭示了經歷過早期重大合併的星系，與那些最終擁有緩慢旋轉恆星暈的星系之間存在直接聯繫。

對太陽系和太陽運行路徑的意義

這項發現對我們太陽系的影響引人入勝，但無需驚慌。研究表明，太陽——以及整個太陽系——最初是在銀河系中一個不同的軌道平面上運行。這場盤面翻轉是如此徹底，以至於重置了銀河系中大部分恆星的運行軌跡。

然而，這並不需要擔心。這場碰撞及隨後的重新定向，發生在太陽和地球形成之前的50到60億年。這個事件並未破壞太陽系的穩定性，因為它發生在我們的家園系統存在之前很久。這些發現僅意味著，太陽目前圍繞銀河系中心的軌道，並非如果沒有發生翻轉時它會遵循的路徑。

探測暗物質的新工具

這項工作最重要的意義或許在於它揭示了暗物質的本質。當發光的恆星盤戲劇性地翻轉時，環繞銀河系、質量大得多的暗物質暈卻保持其原有方向固定不動。整個可見星系的重新定向，都是在這個穩定、不可見的「支架」內發生的。

恆星暈的緩慢旋轉被解讀為銀河盤對暗物質暈施加引力扭轉的直接信號。這為天文學家提供了一個新方法，用以研究暗物質的形狀、穩定性和分布——這種物質不發射、吸收或反射光線，只能透過其引力影響來研究。

這項發現與其他近期研究相符，這些研究將銀河系傾斜的恆星暈視為探測暗物質暈幾何形狀的工具。透過精確測量恆星暈的「傾斜」和減速程度，天文學家可以推斷出原本無法觀測的暗物質分布特性。

宏觀視野

這項新研究為以下觀點增添了更多證據：銀河系長達136億年的歷史遠比我們從寧靜的螺旋臂內部所看到的要動盪得多。已知「蓋亞-恩克拉多斯-香腸」碰撞為銀河系的核球和內暈貢獻了恆星和碎片，現在看來，它更是一個決定性的、改變星系面貌的事件。

簡而言之，杜倫團隊的研究提出了迄今為止最具說服力的解釋，說明了為何銀河系巨大的古老恆星暈旋轉如此緩慢。其罪魁禍首並非一個緩慢的漸進過程，而是發生在星系早期青春期的一場猛烈、具變革性的事件——一場永遠改變了我們星系家園面貌的宇宙碰撞。