千百年來，人們為了揭開廣袤銀河和浩瀚宇宙的奧秘，從未停止過探索的腳步。

3月24日
，《自然》以封麵文章的形式發布了一項銀河係研究的重要進展。基於中科院國家天文台運行的郭守敬望遠鏡（LAMOST）和歐洲航天局蓋亞太空望遠鏡（Gaia）的(de)巡(xun)天(tian)觀(guan)測(ce)數(shu)據(ju)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)獲(huo)取(qu)了(le)迄(qi)今(jin)最(zui)為(wei)精(jing)確(que)的(de)大(da)樣(yang)本(ben)恒(heng)星(xing)年(nian)齡(ling)信(xin)息(xi)
，並(bing)按(an)照(zhao)時(shi)間(jian)順(shun)序(xu)，繪(hui)製(zhi)了(le)銀(yin)河(he)係(xi)幼(you)年(nian)和(he)青(qing)少(shao)年(nian)時(shi)期(qi)的(de)形(xing)成(cheng)與(yu)演(yan)化(hua)圖(tu)像(xiang)，刷(shua)新(xin)了(le)人(ren)們(men)對(dui)銀(yin)河(he)係(xi)早(zao)期(qi)形(xing)成(cheng)曆(li)史(shi)的(de)認(ren)知(zhi)。

一係列起源問題都是待解的謎團

夜空中美麗浩瀚的銀河
，自古以來就引發了人們無盡的想象。

銀河係在過去的100多億年間集成了上千億顆恒星，它的基本結構包括銀河中心的核球、銀暈和銀盤，而銀盤又包括厚盤和薄盤。

然而
，銀河係的銀暈和銀盤是什麼時候形成的


？如何形成的？又是怎樣組裝起來並演化成今天絢麗多姿的銀河係的？

“這(zhe)一(yi)係(xi)列(lie)起(qi)源(yuan)問(wen)題(ti)一(yi)直(zhi)是(shi)亟(ji)待(dai)天(tian)文(wen)學(xue)家(jia)解(jie)決(jue)的(de)科(ke)學(xue)謎(mi)團(tuan)
，同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)世(shi)界(jie)範(fan)圍(wei)內(nei)多(duo)個(ge)地(di)麵(mian)和(he)空(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)大(da)規(gui)模(mo)巡(xun)天(tian)觀(guan)測(ce)計(ji)劃(hua)的(de)主(zhu)要(yao)科(ke)學(xue)目(mu)標(biao)。”論文通訊作者、德國馬普天文研究所研究人員向茂盛博士表示。

過(guo)去(qu)的(de)研(yan)究(jiu)通(tong)常(chang)認(ren)為(wei)
，我(wo)們(men)的(de)銀(yin)河(he)係(xi)在(zai)嬰(ying)兒(er)時(shi)期(qi)經(jing)曆(li)了(le)劇(ju)烈(lie)的(de)形(xing)成(cheng)過(guo)程(cheng)。首(shou)先(xian)
，大(da)量(liang)的(de)貧(pin)金(jin)屬(shu)氣(qi)體(ti)塌(ta)縮(suo)或(huo)者(zhe)富(fu)含(han)氣(qi)體(ti)的(de)星(xing)係(xi)相(xiang)互(hu)碰(peng)撞(zhuang)和(he)並(bing)合(he)形(xing)成(cheng)了(le)銀(yin)河(he)係(xi)的(de)恒(heng)星(xing)暈(yun)。然(ran)後(hou)，這(zhe)些(xie)氣(qi)體(ti)逐(zhu)漸(jian)冷(leng)卻(que)，形(xing)成(cheng)了(le)早(zao)期(qi)銀(yin)盤(pan)即(ji)銀(yin)河(he)係(xi)厚(hou)盤(pan)。最(zui)後(hou)，隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi)，氣(qi)體(ti)進(jin)一(yi)步(bu)冷(leng)卻(que)，開(kai)始(shi)形(xing)成(cheng)銀(yin)河(he)係(xi)薄(bo)盤(pan)。

“薄盤的形成是一個持久而有序的過程，從大約80億—100億年前一直持續至今。”向茂盛介紹。

然而，“這些過程的圖像主要來自數值模擬以及人們對碎片化觀測證據的推測
，需要進一步證實和完善。”向茂盛表示。

銀河係形成和演化可分早晚兩階段

幸運的是，天文觀測大數據的湧現使得銀河係的演化圖像正在被改寫

，開啟銀河係塵封曆史的時代已經到來。

LAMOST發布了千萬量級的恒星光譜數據，Gaia衛星則提供了14億顆恒星的高精度位置和移動地圖。“這樣的珠聯璧合為天文學家追溯銀河係的形成和演化曆史提供了得天獨厚的條件。”向茂盛感慨道。

基於LAMOST和Gaia的數據
，研究人員構建了包含25萬顆恒星的高質量數據樣本，並獲取了它們的精確年齡和金屬豐度。

向茂盛表示，這是首次在銀河係廣闊的空間範圍和恒星金屬豐度範圍內，獲取數量如此之多
、目前年齡精度最高的恒星大樣本，成功突破了數據的局限性
，向開展銀河係的形成與演化曆史研究跨出了標誌性的一步。

研究發現，從時間上看，銀河係的形成和演化曆史可以分成兩個明確階段：從130億年前到80億年前的早期階段和80億年前至今的晚期階段。早期階段形成了銀河係的厚盤和銀暈，晚期階段形成了銀河係薄盤。

“銀河係厚盤恒星從130億年以前就已經開始形成，距離宇宙大爆炸僅僅過去8億年。這與哈勃空間望遠鏡目前能夠探測到的最遙遠星係所出現的時間相當。”向茂盛說

，早期厚盤要比今天我們看到的主要恒星銀暈結構大約早20億年形成，這刷新了對銀河係早期形成曆史的傳統認知。

第一次清晰描繪銀河係形成曆史

經過進一步研究

，向茂盛等人發現
，厚盤的形成從130億年前一直持續到80億年前，共約50億年，其間金屬元素含量增加了30倍。“雖然這個周期持續了50億年
，但是我們發現，大多數厚盤恒星卻形成於約110億年前的一次集中爆發。”向茂盛說。

與此同時
，通過年齡數據
，研究人員發現
，大約110億年前，百手巨人恩塞拉都斯（GSE）矮星係曾與青少年時期的銀河係發生過碰撞。“這比前人認為的早了10億年。”

向茂盛說：“這兩個時間高度吻合，我們認為絕非偶然，而是強烈暗示：矮星係GSE撞擊事件對厚盤的恒星形成活動影響顯著。”

形成厚盤恒星的氣體大約在80億(yi)年(nian)前(qian)耗(hao)盡(jin)，厚(hou)盤(pan)形(xing)成(cheng)停(ting)止(zhi)。差(cha)不(bu)多(duo)與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，新(xin)的(de)氣(qi)體(ti)開(kai)始(shi)從(cong)銀(yin)河(he)係(xi)周(zhou)圍(wei)聚(ju)集(ji)到(dao)一(yi)個(ge)更(geng)薄(bo)的(de)盤(pan)上(shang)
，銀(yin)河(he)係(xi)薄(bo)盤(pan)逐(zhu)漸(jian)長(chang)成(cheng)今(jin)天(tian)像(xiang)夾(jia)心(xin)餅(bing)一(yi)樣(yang)向(xiang)兩(liang)端(duan)不(bu)斷(duan)變(bian)大(da)、變胖的樣子，薄盤形成過程一直持續至今。

至此
，一個時間軸上被精確刻畫的早期銀河係形成和演化圖像得以呈現。“bayinhexixingchengguochengzhongfashengdeyixiliezhongyaoshijianfangzaijingquedeshijianzhoushang，xingchengxiangxideyinhexishice，zheduiyurenshihelijiewomensuozaidezhegexingxidejichengheyanhualishishifeichangzhongyaode，zheyeshimuqianzhegegongzuodeguanjianyiyisuozai。”向茂盛強調。

受《自然》雜誌邀請，審稿人蒂莫西·比爾斯為該研究撰寫了評論文章。他表示，該研究通過一種創新的方法來估計恒星的出生日期（年齡）
，成功地幫助我們更好地了解我們的銀河係是如何形成的；而且這種方法是可擴展的
，隨著銀河係中更大樣本恒星的數據變得可用，這張圖片將變得更加清晰。