130亿年银河系演化史！中国望远镜立功，太厉害了

　　中国的望远镜不只有天眼！最近，天文学家在权威学术期刊《自然》上刊登了一项研究成果，那就是梳理了银河系这130亿年来的历史。在本次研究中，我国的另一台望远镜大显神威，这台望远镜，就是郭守敬望远镜。
　　（图片说明：银河系）
　　郭守敬望远镜，全称叫做大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，简称LAMOST。顾名思义，这是一台大视场的望远镜，可以同时观测到很大的一片宇宙区域。其口径达到了4米，是当今世界上兼具口径和视场两方面的最强大的望远镜。
　　LAMOST于1997年立项，2001年于河北兴隆县正式动工，并于2009年6月通过国家验收。从建成那天起，它就成为了我国最强大的光学望远镜。凭借着广阔的视野，它不仅可以对整个宇宙的星系进行巡天观测，还可以对银河系内的恒星进行大规模调查。
　　正是凭借着第二项功能，它帮助天文学家完成了这次研究，帮助人类更好地理解银河系在这130亿年时间里经历的变化。
　　（图片说明：LAMOST的主镜）
　　关于银河系的历史演化和现状，天文学家们一直非常好奇。为此，世界各国也建造了许多天文设备来进行观测。除了我们的LAMOST之外，世界上最著名的一个观测设备，当属欧洲航天局的盖亚卫星了。
　　盖亚卫星于2013年发射升空，其目标就是对银河系内数十亿颗恒星进行精确的观测，从而绘制一幅迄今为止最完整、最准确的银河系地图。在差不多10年的时间里，盖亚卫星进行了海量的观测，对银河系内恒星的位置、距离以及运行模式等数据进行了详细的记录，这对于我们理解银河系有着重要的帮助。
　　那么，这和LAMOST有什么关系呢？
　　（图片说明：盖亚卫星）
　　原来，来自德国马普天文研究所的两位天文学家向茂盛以及HansWalterRix，从盖亚卫星的海量数据中选取了25万颗亚巨星，进行了分析。与此同时，他们还从LAMOST的数据中调取了这些恒星的光谱。光谱被称为宇宙天体的身份证，可以反映一颗恒星包含化学元素的丰度，有助于天文学家分析它们的历史和状态。
　　宇宙中有这么多类型的恒星，他们为何专门选择亚巨星呢？
　　所谓的亚巨星，指的是恒星进入演化末期，主序星阶段结束后所经历的一段时期。比如我们的太阳，在50亿年后就会变成一颗红巨星。相比之下，比太阳大得多的恒星，寿命就要短一些；至于更小的红矮星，可能需要几百亿甚至一万亿年才会进入到亚巨星阶段。
　　亚巨星有一个特点，那就是其光度和年龄之间存在着一种相关性。只要我们对其光度进行观测和分析，就知道某颗亚巨星的年龄是多少。简单来说，光度越大的亚巨星就越年轻，而暗淡一点的就是比较老的亚巨星。
　　通过这些数据，再加上这些恒星分布的位置，研究人员就能够反推出它们经历过什么或者说是银河系的历史。
　　说了这么多，研究人员到底还原了一个怎样的银河系历史呢？
　　（图片说明：银河系主要结构）
　　我们知道，银河系是一个古老的星系，宇宙诞生于138亿年前，而银河系在130亿年前就初具雏形了。研究人员指出，在那个时候，银河系就已经形成圆盘结构了，这些结构形成了今天银河系银盘比较厚的那部分，其直径有大约10万光年，厚度也有差不多6000光年，内部分布着大量的古老恒星。
　　向茂盛介绍，早期厚盘的形成时间比今天的银晕早了大约20亿年，这也是本次研究的重要发现之一。
　　在接下来20亿年的时间里，厚盘周围一直被包裹在厚厚的星际气体之中。直到110亿年前，一次特殊事件改变了银河系的命运星系撞击。
　　（图片说明：科学家模拟的星系碰撞画面）
　　此前的研究已经证明，在距今110亿年前的时候，有一个名叫盖亚恩克拉多斯香肠的星系撞上了银河系，二者融为一体。我们此前介绍过这一次以及银河系历史上经历过的多次星系碰撞，每一次都对银河系后来的演化具有非凡的意义。
　　在这次研究中，两位天文学家再次强调了这次星系碰撞给银河系带来的改变。这不仅让银河系直接变得更加巨大，而且厚盘周围的气体因为碰撞而遭受挤压，聚集在一起，大大提升了恒星的形成速率。
　　（图片说明：科学家模拟的盖亚恩克拉多斯撞击银河系的艺术图，箭头代表恒星的位置和运动方向）
　　从此，银河系进入到了持续了差不多30亿年的成长快车道，一直到距今80亿年前的时候，因为某个未知的原因，这种快速形成恒星的状态戛然而止。从130亿年前开始计算，银河系厚盘的形成一共持续了50亿年，其间金属元素含量增加了30倍。
　　从80亿年前开始，银河系的厚盘开始变得比较稳定。而在薄盘的位置上，依然还有恒星在形成，并且一直延续到今天。
　　这个薄盘，就是今天银河系的大部分旋臂、分子云以及恒星形成区所在的位置。和厚盘相比，薄盘确实薄得多，厚度仅有差不多1000光年。
　　另外，对于银河系早期阶段诞生的恒星，研究人员也有新的发现，那就是关于它们内部的重元素丰度。
　　我们知道，宇宙大爆炸之后，几乎完全被氢和氦两种元素充斥，另外还有极少数的锂。至于比它们更重的元素，全都是后来的超新星爆发所产生的，所以越古老的恒星，内部的重元素就越少。
　　对于相同时间形成的恒星来说，科学家一直认为是越靠近银心的部分，金属元素含量越高，因为这些重元素会在引力作用下往银心处聚集。但这一次的研究结果表明，银河系内并没有这样的现象，恒星内部金属元素的含量，竟然和它们与银心的距离无关。
　　通过这一次的研究，我们对于银河系的演化历史有了更深刻的了解。这个古老的星系，在一百多亿年前到底是什么模样，这幅画面正在变得越来越清晰。
　　据介绍，盖亚卫星目前的工作状态良好，有望一直运行到2025年初，为人类提供更多的银河系数据。另外，我们的LAMOST望远镜，也有可能迎来升级，那就是迁址到我国最近发现的最好的观测地址冷湖。这个计划目前还未确定，如果真的能够迁址，那么LAMOST在未来将会获得更加强大的观测能力。
　　（图片说明：LAMOST）
　　在本次研究中，不论是中国的天文学家还是中国的望远镜，都发挥了不可替代的重要作用。可以想象，在未来，会有更多宇宙的未解之谜，都将由我们国家来破解！厉害了我的国！银河系宇宙