银河系的“胖子”演化史
2015/9/17 16:45:09 中国科普博览
出品：科普中国
制作：科学范儿创客团队
监制：中国科学院计算机网络信息中心
相信大部分人都有睡觉的时候被电话吵醒的经历，心情一定非常糟糕。有实验表明，睡觉被吵醒，相当于被剥夺了26个小时的睡眠。这种事情最近就发生在中国科幻领军人物刘慈欣身上。但对他个人乃至整个中国科幻界来说，这不是一件糟糕的事。
8月23日下午一点左右，刘慈欣正在睡午觉，电话响了。电话那头的编辑告诉他，他刚刚获得了第73届雨果奖，创造了中国科幻的历史——这是亚洲作家首次获得该奖项。获奖作品是大家早就耳熟能详的《三体》。消息振奋人心，可惜当时是中午，如果是晚上，刘慈欣应该会走到室外，抬头看一会星空。
看过《三体》的人，大多会被文章中恢弘的设定所震撼，尤其会对三体文明充满兴趣。根据小说我们得知，三体文明来自半人马座三星，天文学称为半人马座α，我国古代称为南门二。它是由甲、乙、丙三星组成的目视三合星，是离太阳最近的恒星系统。因此，在科幻小说中，半人马座一直都是外来文明发祥地的热门。
但对于不常看科幻小说的人，更为熟悉的是作为十二星座之一的人马座，即射手座。人马座是一个神奇的星座，银河系的中心(银心)就在人马座方向，所以这部分银河是最为宽广和亮丽的，吸引着无数人仰望的目光。
实际上，人马座是银河系从其他星系吞食而来。在银河系的演化过程中，一直吸引着周围许多较小的星系，逐步将这些小星系里的恒星消化进银河系。这种说法说并非空穴来风，小星系被吞食之后，会在银河系引力作用下形成一道暗弱星流，这些星流就是控诉银河系蚕食它们的证据。一个典型的星流就是1994年发现的人马座星流，包含约计1亿颗恒星，跨度超过100万光年。
目前为止，已经在银河系中发现了十余个星流，由几千到几亿颗恒星组成，跨度从数万光年到数百万光年不等。这些星流被科学家们戏称为银河系的“化石”，通过这些“化石”，就可以来探究银河系的形成之谜。
一开始，银河系很小，身材很苗条，但是银河系有一个好胃口，在潮汐力场的作用下，它看见什么吃什么，通过大规模吞食完成了纵向和横向的双重发展。通常来说，我们人类管这个现象叫做中年发福，而对于银河系来说，还有一个高大上的说法，叫做“等级式结构形成”。
那么，银河系这个吃货，到底是如何吞食星系才走样成了今天的身材？通常来说，我们人类管这个过程叫做进食，而对于那些研究银河系的专家们来说，叫做“银河系考古”。
要吃饭，首先得有一副好牙口，才能“吃嘛嘛香，身体倍棒”。根据星系等级式结构形成学说，驱动银河系生长的主要动力来自包裹着星系的暗物质晕。暗物质晕会通过引力，吸引气体形式的物质向自己移动。这个过程中就形成了恒星，恒星发生爆炸，恒星原子则重新回到星系内部和外部，引发新一代恒星的形成。银河系的银心，最有可能就是通过这种方式形成的。
银河系通过一个围绕在银心和旋臂周围的巨大球形晕，来捕捉路过的矮星系。当一个矮星系环绕银河系时，潮汐力就将其纳入晕中。矮星系越靠近核球，受到的引力越大。最后，在强大的引力作用下，银河系就将矮星系中的恒星剥离出来。这些恒星一旦脱离矮星系，就会被贪吃的银河系吃掉。
银河系通过吞食矮星系逐渐壮大的过程(绘图 李欣磊)
银河系吞食星系可不像我们吃饭那么简单，它这顿饭要吃成千上万或者几亿年，随着漫长的时间推移，星系一点点被消化被分解，这些星系逐渐扩散，最终形成星流。
银河系的考古学家们经过数十年的研究，通过“斯隆数字巡天系统”得到了一幅高质量的银河系恒星三维分布图，它可以在各个方向上，显示出恒星的距离和位置。通过这幅图，我们可以了解到银河系这个胖子到底吞食了多少星系。
银河系全貌图(图片来自于NASA)
现在的银河系约有150个球状星团，大多是在120亿年前，银河系演化的早期形成。在那时候，还很年轻的银河系食量非常大，甚至有些“暴饮暴食”，这些星系经过了120亿年的消化，形成了银河系今天的面貌。通过研究银河系考古，可以获得其他漩涡星系形成和演化的线索，同时也可以揭开早期宇宙形成最初阶段的神秘面纱。
仰望星空并不是科学家们的专享权利，人类对于太空有一种本能地着迷，在虚空寂寞的时候，在难过伤心的时候，仰望星空总是能给我们一些遥远但是温暖的安慰。科幻作家刘慈欣在提到什么是好的科幻小说时，也曾说：“好的科幻小说应该使人们感受到宇宙的宏大，让他们在下夜班的路上停下来，长久地仰望星空。”
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