朗讀星系的自我吞噬——金牛座的頭正被銀河切碎第星系的自我吞噬—

《星系的自我吞噬——金牛座的頭正被銀河切碎》

簡介：疏散星團是指由數百顆至上千顆由較弱引力聯系的恒星所組成的天體，直徑一般不過數十光年。畢宿星團是位於金牛座的著名疏散星團。由於疏散星團中恒星間的引力很小，星系本身的引力都可以將這些恒星從星團中拉出。這些脫離的恒星會形成兩股尾巴，一條靠近星系中心，一條遠離星系中心。天文學家團隊通過對這一現象建立計算機模型，可以更好地了解星團的形成方式以及星團隨時間的變化。而且，它甚至可以勾勒出暗物質團塊的位置。（暗物質通過星團會導致其產生變化）
如果你在晚冬或者早春時分到戶外看看獵戶座的右側（當然是在北半球），你就會看到一個V字形明亮的星系，這就是金牛座的頭部。這些大量的恒星實際上是畢宿星團的一部分星系群，距離地球145光年，是這類星團中離地球最近的。
如今，這個星團隨著時間的推移正在逐漸消融，其內部恒星在緩慢漂離。這個過程已經持續一段時間，靠近這個星團的恒星已經被觀測到正在逐漸遠離他，形成了2條長長的稱為潮汐帶的尾巴。
新的理論研究發現，然而，這個尾部比原先認為的更長，這也提供了更多很久以前就離開畢宿星團的恒星的關鍵。
獵戶座（左）寬廣的星空，金牛座V字形（中間靠右）與昴宿星團（右），2021年3月5日，資料來源：菲爾·帕萊特.
獵戶座（左）寬廣的星空，金牛座V字形（中間靠右）與昴宿星團（右），2021年3月5日，資料來源：菲爾·帕萊特.
一些恒星單獨形成或者在一個很小星團中形成，但是一些巨大的氣體和塵埃星雲能產生更大的恒星群。這些稱之為開方星團，其中可能有數百個恒星，它們被彼此間引力松散地束縛著，以至於每顆恒星都繞星團中心運行，一般來說，它們只有幾十光年寬。
隨著時間的推移，引力相互作用往往會讓質量更大的恒星陷入到星團中心，質量較小的恒星則向外圍移動。在足夠大的距離上，星系本身的引力可以把這些邊緣的恒星拉出星團，釋放它們。
壯觀的畢宿星團，組成了公牛金牛座的頭和角。資料來源:羅格裏奧·貝爾納爾·安德雷奧
請注意，星團也在繞銀河系中心運行。所以，如果一顆恒星以這樣一種方式被拉離星團，它會失去軌道能量，會向銀河系中心落下一點。在較低軌道運行的恒星運行得更快(就像離太陽最近的行星水星運行得最快)，所以任何像這樣的恒星都會被拉到星團的前面。如果星系通過給恒星更多的能量將恒星拉出星團，它將進入更高的軌道並減速，之後掛在星團尾部。
模擬了畢宿星團的演化過程。左邊是星團繞星系運行時的寬視圖，右邊是一張展示星團中形成長尾潮的恒星的照片。資料來源:傑羅波科娃等人，A&A, 2021年
隨著時間的推移，離開星團的恒星會形成兩條長長的流光，其中一個稍微靠近銀河系中心，在星團的前面移動(稱為前臂),另一個稍遠一點，落在後面(拖臂)，形成一個整體的拉長的s形。
畢宿星團是一個中年星團，有6 - 7億年的歷史，因此，這種情況有足夠的時間發生,問題是如何找到這些恒星,該星團位於銀河系的平面上，在這裏，前景和背景中有數千甚至數百萬顆恒星，這使得尋找丟失的星團恒星變得困難。然而，蓋亞衛星已經繪制了超過10億顆恒星的位置和速度，使用蓋亞的數據，並假設它們共享星團的大部分速度(換句話說，假設它們漂移得很慢)，在畢宿星團尾部發現了許多恒星。
這項新研究對此進行了研究,一組天文學家從一個計算機模型開始，該模型描繪了星團中恒星是如何誕生的，並修改了它，加入了其他物理因素，比如星團旋轉(如果有一個整體的旋轉，它會更容易失去恒星，因為離心力)。他們發現，恒星離開星團的速度比預想的要快，而且他們不僅可以預測額外的速度，還可以預測這些恒星的方向。
他們再次觀察了蓋亞的觀測數據，從1億顆恒星開始，根據新的數據將它們縮減到只有幾百顆。他們能夠准確地預測潮汐尾的形狀，並在其中添加了許多新恒星，發現一些距離星團2600光年遠的恒星!
畢宿星團組成了金牛座的頭，金牛座是天空中的公牛(粉紅色的星星)。這個模擬首先在天空中顯示了星團，然後在潮尾中添加了新發現的恒星，然後再以三維的方式顯示我們星系中的恒星。資料:歐洲航天局/蓋亞/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO;致謝:S. 喬丹/ T. 撒裏斯塔
他們還發現，它們的尾巴不是均勻的，而是聚集在一起的。部分原因是由於恒星離開星團時的物理作用與它們自己繞著銀河系運行時造成的。它們可以在離星系團一定距離的地方堆積起來，在星系團的尾部形成塊狀物。
然而，畢宿星團的尾巴比這更奇特。在星系團前面移動的前尾比後尾要明顯得多，事實上，後面的那一個相當少，恒星明顯少得可憐。
很奇怪的。是什麼導致的呢？
一張天空地圖顯示了畢宿星團的恒星的位置(洋紅色的星星和用綠線標出的星座;注意獵戶座在左邊)包括主尾(右)和低密度尾(左)。資料來源:歐洲航天局/蓋亞/DPAC, CC BY-SA Zoom In
事實證明，銀河系並不只是恒星的平滑分布。當然有星團，但也有大量的塵埃和氣體雲，如果星團經過其中一個，引力會在一定程度上擾亂尾部。模型表明，要在畢宿星團的尾部造成這麼大的麻煩，不過，它必須經過一些非常大的物體，1000萬倍太陽質量，不久之前。但在星系團附近卻看不到這樣的景象。
作者認為這一叢可能還存在，這可能是暗物質團存在的第一個明確證據，一些星系形成模型預測這種神秘物質的凝塊應該存在。它們也會繞銀河系運行，除了引力作用，它們是看不見的。有可能這就是影響了畢宿星團尾巴的原因，雖然不確定。也有可能模型預測是錯誤的，是畢宿星團很久以前就穿過了一團氣體雲，所以現在離得更遠了。現在就對暗物質團塊做出確鑿的論斷還為時過早，但這一發現相當有趣。
這項新工作仍然很酷，看起來它將有助於更好地理解集群是如何形成的，以及它們是如何隨著時間變化的。如果它能用於標注地圖上的位置，當然，甚至是存在（暗物質團塊），那麼它將被證明對天文學家非常有用。
我們仍然不知道太陽是獨自誕生的，還是像畢宿星團一樣形成了一個星團。我們對它們(以及星系本身)了解得越多，我們就能更好地追溯我們自己的起源。
BY: phil-plait
FY: 龍城D哥
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《星系的自我吞噬——金牛座的頭正被銀河切碎》完，請繼續朗讀精采文章。
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