## 银河系模拟模型揭示星系中心结构是怎么共同演化的

模型来自于SMUGGLE-Ring项目

图片来源：AIP/S.

理解星系中心的形成和演化是天体物理学最有趣的挑战之一。这项新的研究旨在揭示导致大多数星系中心黑洞周围两个特别结构：核星团和核恒星盘形成的物理过程。只在最近十年，这两个星系结构才在银河系和河外星系被观测到。从观测来看，过去人们普遍认为这两个结构是相互独立的形成过程的产物，并且许多观测调查都显示这两个结构的质量和尺寸之间没有明确的相关性。然而，我们至今还未能完全理解它们的形成机制，也一直缺乏贴近现实的理想模型。

而现在，SMUGGLE-Ring项目携全新星系模拟模型对这个长期以来的谜团发起挑战，并为我们了解星系结构的形成提供了新的视角，搭建起连接理论与观测的桥梁。在一篇被《天文学与天体物理学》期刊接收的一篇作为“读者来信”的论文中，AIP（莱布尼茨天体物理研究所）研究员郭成元（SungWon Kwak）博士及其合作者首次表明：一个模拟拥有棒旋星系的银河系的，完全自洽、有着高分辨率的流体动力模型，可以自然地形成核星团和核恒星盘，并且能够追踪它们数十亿年时间里的成长过程。

棒状结构孕育了这两种结构。

该模型表明了星系的恒星棒在形成过程中起到了核心作用。“我们的模型清晰展示：银河系棒如同一个宇宙输送带，它从同样的物质储存库中引气体向内输送来同时供给两个结构，”郭解释道。当气体在中心区域不断聚集，濒死恒星产生的恒星反馈会重复生成促进恒星形成的激波。在数十亿年间，数亿倍太阳质量的恒星在这些星系中心结构中逐渐形成。这个模型的一个关键优势是它使研究者们能观测到在真实的星系中无法直接看到的形成和演化过程。天文观测只能提供一个星系当下时刻的一张快照。与之不同，该模型可以追踪星系超过40亿年的演化过程，允许科学家观察恒星棒的形成、追踪气体向内流向、监测恒星形成的爆发活动，还可以观测核恒星盘如何随着时间推移，由星系中心向外生长扩张。

让我们认识 MUST。这座由清华大学领导、正在我国青海省海拔 4380 米的山峰上建造的“多路复用巡天望远镜”（MUltiplexed Survey Telescope，简称 MUST），旨在完成一项非凡的壮举。相关细节已发表在《我国科学：物理学 力学 天文学》（Science China Physics, Mechanics & Astronomy）期刊上。

在它的卡塞格林焦点处，焦平面将密布超过 20,000 个机器人光纤定位器。每一个定位器都是一只微小而独立的可控机械臂，能在短短几秒内锁定一个不同的星系。它的光纤数量是暗能量光谱仪（DESI）的四倍，单次曝光就能覆盖约 20 倍满月大小的天区。论巡天效率，MUST 将比当今任何运行中的同类设备强大十倍。

从 21 世纪 30 年代初起，MUST 将展开为期八年的巡天任务，计划测量超过一亿个星系和类星体的红移，构建有史以来最详尽的宇宙三维地图。而这张地图，绝不仅仅是一幅好看的图像。

它将叩问物理学中几个最深邃的谜题：暗能量的真实本质、中微子的质量、爱因斯坦的广义相对论在宇宙尺度上是否依然成立，以及大爆炸后最初十亿年间宇宙究竟是什么模样。

这架望远镜本身就是一项工程杰作。它的主镜口径达 6.5 米，由五片透镜组成的宽视场改正镜上，搭载着有史以来制造的最大非球面透镜，能在整个视场内呈现出无比清晰的图片。

要将 20,000 根光纤尽数精准定位，系统绝不能有半分差错。当 MUST 在 21 世纪 30 年代睁开凝望宇宙的眼眸时，宇宙学将翻开崭新的一页——我们终于不再只是为宇宙留影，而是开始真正地理解它。

BY：phys-Mark Thompson

FY：Astronomical volunteer team

如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处