在大约100亿年前，银河系正在成长，并在不断发展壮大，这时它可能与另一个较小的星系发生了巨大的正面碰撞。这一宇宙大灾难改变了银河系的结构，形成了从星系核心的超大质量黑洞中旋转出来的厚螺旋。本月早些时候发表的两项新研究——另一项仍在由同行评议——描述了之前未被注意到的事件的证据。
“这是向前迈出的一大步，”威斯康辛大学的天体物理学家埃琳娜德昂格尼亚说。虽然她与这项新研究没有关联。“这很有趣，因为我们终于可以看到银河系的历史了。”
为了揭示这么多万年之后发生碰撞的证据，天文学家们必须像银河系的考古学家一样工作，筛选大量现存的信息，以拼凑出一个与现有证据相一致的故事。这两个研究小组都依赖于欧洲航天局的盖亚太空望远镜的数据，该望远镜花了数年时间收集了数百万颗恒星的异常丰富的传记——不仅是它们的位置和运动，还包括它们的亮度、温度、年龄和组成。他们基本上创造了银河系的高分辨率和多维的地图，并利用这些地图找到了那些似乎保留了很久以前碰撞的记忆的老恒星的异常种群。哥伦比亚大学的天体物理学家凯瑟琳约翰斯顿说：“盖亚的结果真的让我们看到了银河系里的东西，我们可能怀疑它们在那里，但在这之前还没有看到。”
此前曾出现过一种戏剧性的碰撞迹象，但这些迹象都是不确定的。一组独特的恒星会被认为是来自其他地方的闯入者，但没有这样的证据存在。很久以前的碰撞如此彻底地震动了整个星系，以至于那些被发现的星星散布在整个银河系。“到处都是残骸，”剑桥大学的天文学家Vasily Belokurov说，他是这两支队伍中的一员。“我们现在基本上被那些残骸包围了。”
他和他的团队发现了大量的恒星，它们与星系的自转没有同步。相反，它们在径向轨道上移动，从星系中心向或远离。这些恒星也富含“金属”——天文学家对任何比氢、氦或锂重的元素给出的包罗万象的描述。富含金属的恒星可能来自许多前几代恒星。它们是来自很久以前的银河系的恒星的科学，它们的轨道仍然反映了宇宙搅拌器的奇怪轨迹。
“如果你在池塘里扔一块石头，这些涟漪会持续一段时间。”以类似的方式，如果你摇动银河系的圆盘，即使是数十亿年前，它也需要一段时间才能稳定下来，”约翰斯顿说。
Belokurov的团队还模拟了不同的碰撞场景，以及一种可能更安静的历史，没有发生重大碰撞。他们发现，一个小的“矮星系”的撞击确实可以像今天看到的那样，沉积一团恒星。本月早些时候，他们的研究成果发表在英国皇家天文学会月刊上。
另一组由荷兰格罗宁根大学的天文学家Amina Helmi领导，他们的研究基于盖亚的一个更新的更大的数据集，并对恒星的化学性质进行了更详细的分析。由超新星爆炸产生的大量的铁，相对于像镁这样的元素，由巨大而短暂的恒星产生，直到今天产生了关于星系历史的线索。Helmi和她的团队利用这些数据得出结论，银河系的内部区域包含了来自远古星系撞击的碎片。他们把这个古老的星系命名为“盖亚-恩克拉多斯”。
这次研究发现可能有助于解决一个关于银河系结构的长期问题。星系的螺旋状恒星实际上是由两个部分组成的：一个更薄、更密集的区域，被一个更厚、更分散的区域所包围。天文学家不确定这个厚的圆盘是如何产生的。也许这些恒星来自另一个星系，或者它们是来自薄圆盘的恒星，它们相互作用，随着时间的推移向外迁移。Helmi和Belokurov的研究表明，Gaia-Enceladus的碰撞将薄圆盘的恒星喷射到厚圆盘中。“如果这次碰撞发生在银河系，那么它就会破坏恒星的圆盘，将其粉碎，并将恒星送到高星系的高度，”Belokurov说。
调查仍在继续。这两组人都不确定盖亚-恩克拉多斯到底有多大，确切地说它是什么时候落在银河系的。没有人能确切地说我们星系的圆盘是如何被加热并膨胀成更厚的。约翰斯顿说：“我们不明白这种影响是多么的重要，但现在我们找到了一个“罪魁祸首”，”他说，“这可能会造成厚厚的圆盘。”“真正令人兴奋的是，仔细观察这个磁盘，并追踪这个事件，看看我们是否能找到一个更直接的效果，这是一个剩余的回声。”
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