天文学家解开了困扰半个世纪的麦哲伦星流之谜

我们所在的银河系，被一团称作“麦哲伦星流”的气体所包裹。然而它的神秘起源，已经困扰天文学界有 50 年之久。有观点认为，银河系在早期蛮荒时代发生过一些混乱的事件，比如可能吞没了另一个名为“盖亚-恩克拉多斯”的星系。距今大约 24 亿年的这场事件的一个证据，就存在于绕银河系中心盘的巨大球形空间区域（即“晕轮”）中。

紫外 / X 射线下观测麦哲伦星流（图自：Scott Lucchini / Colin Legg）

天文学家在 1970 年首次发现了这条“丝带”的存在，并将之命名为麦哲伦星流。研究人员认为，它是从数十亿年前的两个矮星系（大麦哲和小麦哲伦星云）中撕裂而来。

上述星系包含了数十亿颗绕着银河系运转的恒星，并受到了其巨大引力的束缚，每隔十亿年就完成一次完整的“摆动”。

然而悉尼大学天体物理学家 Joss Bland-Hawthorn 认为，星流的主要组成部分为“冷热气体”，其中所含的恒星数量极少，使之显得很不正常。

几十年来，这个问题一直困扰着人们。太空望远镜科学研究所的天文学家 Andrew Fox，更是将之称作“半世纪难题”。

先前的研究，已经能够揭开星流的大小和形状，但难以评估其所含的质量（大约十亿个太阳质量）。然而通过建模，我们只能解释其中的十分之一。

这条宇宙丝带究竟缘起何处？又是如何变得如此庞大的呢？为揭开谜底，由 Bland-Hawthorn 和 Fox 组成的国际团队，已于本周三在《自然》杂志上公布了他们的研究结果。

借助尖端超算来模拟，研究团队认为他们可以回答这个问题。因为此前的建模，未考虑一个有助于解释缺失质量的至关重要的因素。

由于麦哲伦星云本身足够大、被热的“光晕”气体包围（就像银河系），其被形象地称作“麦哲伦之冠”（Megellanic Corona）。

左为观测数据，右为 5 亿年前至今的星流模拟（图自：Scott Lucchini）

悉尼大学天体物理学家 Thorsten TepperGarcía 补充道，结合我们对银河系基本形成理论的理解和预测，那些质量超过大麦哲伦星云的星系，几乎都可在周围看到此类光晕。

基于此，研究团队认为星流的形成可分为两个阶段。首先，在与银河系相会之前，麦哲伦星云就已经与之共舞了很久，两者彼此环绕。

后来的数十亿年时间里，大麦哲伦星云凭借自己的引力，从其它较小的星系那里吸走了较冷的气体，使之变暖并产生了热气晕。

接着其被银河系的引力所俘获，一些气晕落入了银河系、被拉伸并涂抹在了银河系的外边缘。这些炽热的光环，还解释了麦哲伦星系形成的另一个因素。

2007 年的时候，Bland-Hawthorn 及其团队开展的一项研究表明：当星流撞击银河系的热光环时，星流本该“淡出”，但事实并非如此。

这项新研究表明，麦哲伦星云周围对星流有保护作用，可将银河系的热气体推开，防止其撞到星流并使之褪色。

Bland-Hawthorn 表示，这项工作重新定义了气体是如何吸积到银河系，并形成未来恒星的储备层的。

下一步，他们将利用遥远、但非常明亮的星系，来评估麦哲伦之冠的存在和明确其元素成分。