根據最新採集的蓋亞(Gaia)數據,研究人員發現銀河系中心的厚盤區域原來在大爆炸之後僅8億年的時間已經誕生,比以前所知的早了20億年。

蓋亞觀測站是歐洲太空局(ESA)2013年發射升空的太空觀測器,耗資10億美元建造,位於地球和太陽之間的拉格朗日2點(L2)軌道上,距離地球100萬英里。

德國馬克斯普朗克天文研究所(Max Planck Institute for Astronomy)的研究人員通過分析恆星的金屬丰度(metallicity)有了這項發現。金屬丰度就是恆星內含有比氫、氦重的化學元素的比例。天文學家認為在宇宙大爆炸誕生的初期只有氫元素,在不斷演化的過程中逐漸產生各種重元素,於是用金屬丰度作為衡量天體年齡的一個重要指標——金屬丰度越低,其誕生的時間點越早,也就是年齡越大。

以前,科學家估計恆星年齡的誤差在20%~40%左右。這份研究的主要作者之一、馬克斯普朗克天文研究所的向茂生(Maosheng Xiang,音譯)說,使用蓋亞數據,他們把一部份恆星的年齡誤差降到了只有幾個百分比的水平,從而拼湊出了關於銀河系及裏面恆星的更完整的演化歷史。

他們發現銀河系的發展經歷了兩個明顯的階段。第一階段始於宇宙大爆炸後僅8億年的時間,銀河系中心厚度較大的銀盤區域開始出現,裏面開始產生新星。

天文學家把銀河系大致分為厚盤(就是銀河系中心鼓起的區域)、薄盤(銀河系內大部份恆星都位於薄盤內,太陽系也在這裏),以及環繞在薄盤外面的暈圈區域。銀河系厚盤的厚度大約是薄盤的兩倍多,但是半徑小一些,厚盤內恆星的數量只佔銀河系內恆星總數的百分之幾。

研究稱,在第一階段開始之後大約20億年的時間裏,一個矮星系併入銀河系。這次的合併為銀河系帶來了大量恆星和養份,促進了銀河系開始第二階段旺盛的發展過程。厚盤區域的大部份新星在第二階段誕生;此時,薄盤區域也開始形成。

這份分析還發現,在併入的矮星系催生的第二階段,厚盤區內恆星的金屬丰度增長了10倍。更驚人的是,研究者發現裏面恆星的金屬丰度都差不多,這說明此時期內用於誕生新星的氣體被混合得很均勻,從而推測早期銀河系厚盤內氣體的活動很動盪。研究發現,銀河系厚盤區域的新星誕生階段一直持續到大爆炸後大約60億年的時候,也就是宇宙大約60億歲的時期。此時,厚盤區內誕生新星的養份基本耗盡。

這份研究3月23日發表於《自然》(Nature)期刊。#

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