麥哲倫星流被認爲是銀河系與附近小星系碰撞的產物。半個世紀以來,麥哲倫星流的形成機制一直是個謎。現在,科學家終於接近謎底。
大小麥哲倫星雲是銀河系附近的兩個小星系。它們可以在地球南半球的夜空中看到。
數十億年前,大小麥哲倫星雲開始繞著銀河系旋轉。旋轉掀起了巨大的星際氣流,稱為麥哲倫星流。現在,星流已經覆蓋了超過一半的夜空。但是令天文學家困惑的是,爲什麽星流會變得如此龐大,而且其質量還超過太陽質量的十億倍。
新研究發現,麥哲倫星雲周圍的溫暖星系暈很可能起到了保護層的作用,使麥哲倫星雲免受銀河系自身銀暈的影響。這個星系暈貢獻了麥哲倫星流的大部分質量。
當麥哲倫星雲進入銀河系的影響範圍時,部分星系暈被拉伸並分散形成麥哲倫星流。
論文的第一作者,美國威斯康星大學(University of Wisconsin)博士研究生Scott Lucchini說「麥哲倫星流的現有模型已經過時了,因為它們無法說明其質量」。
威斯康星大學教授Elena D’Onghia補充說:「這就是為什麼我們提出了一種新的模型。這個模型可以解釋星流的巨大質量。」
以前的模型認爲,當麥哲倫星雲進入銀河系軌道時,其相互引力擠壓把星際氣體擠出了麥哲倫星雲,形成了麥哲倫星流。儘管這些模型可以在很大程度上解釋星流的大小和形狀,但它們估計的星流質量只有實際麥哲倫星流質量的十分之一。
最近,天文學家發現麥哲倫星雲足夠大。它們自己的星系暈可以包裹溫暖的星際氣體。研究團隊意識到,這將大大改變星流的形成方式。
這項新研究表明,麥哲倫星流的形成分為兩個時期。當麥哲倫星雲距離銀河系還很遠的時候,大麥哲倫星雲就已經從小麥哲倫星雲処吸取了星際氣體。這些被盜的星際氣體占了星流最終質量的10%至20%。
後來,當兩個麥哲倫星雲落入銀河系勢力範圍時,麥哲倫星雲的星系暈丟失了其自身質量的五分之一,這些氣體形成了麥哲倫星流。麥哲倫星流在銀河系引力與星系暈的相互作用下覆蓋了巨大的夜空。
這個新模型首次解釋了麥哲倫星流的龐大質量,其中絕大多數來自電離氣體。電離氣體比非電離氣體更有能量。新模型還更好的解釋了星流為何是呈絲狀的,以及為什麼其中缺少恆星:這是因為星流主要來自沒有恆星的星系暈而不是麥哲倫星雲本身。
該研究的合作者之一,美國太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)的研究員Andrew Fox說:「麥哲倫星流是一個50年未解的天文難題。我們從來沒有很好的解釋它的來源。令
人興奮的是我們現在正在靠近真相了。」
這個新模型可以很方便的驗證。哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)就有能力看到麥哲倫星雲周圍星系暈氣體的明顯特徵。
論文的合作者之一,澳大利亞悉尼天文研究所(Sydney Institute for Astronomy)所長Joss Bland-Hawthorn說:「這項工作重新定義了我們對銀河系如何吸積星際氣體的理解。」
這項新研究發表於2020年9月9日的《自然》雜志上。