这张图像展示了奥里加（Auriga）项目计算机模拟中一个类似银河系的星系气体盘。颜色代表镁（Mg）与铁（Fe）的比例，揭示了星系中心（粉色区域）贫镁，而外围区域（绿色区域）富镁。这些化学模式为星系如何形成提供了重要线索。图片来源：马修·D·A·奥克尼（Matthew D. A. Orkney）（ICCUB-IEEC） / 奥里加（Auriga）项目。
一项新的研究为像银河系这样的星系如何成形、随时间演化以及在恒星中产生意想不到的化学模式提供了新见解。
这项发表在《皇家天文学会月刊》上的研究，探讨了银河系内一个长期谜团的起源：两组具有不同化学特征的清晰可辨的恒星群，这一特征被称为“化学双峰性”。当研究人员观察太阳附近的恒星时，他们根据恒星所含铁（Fe）和镁（Mg）的相对量，始终识别出两大类。这两类在化学图上形成了两条独立的“序列”，尽管它们在金属丰度（即富含铁等重元素的程度）上有重叠。这种不寻常的分裂多年来一直困扰着天文学家。
为了探究这种结构出现的原因，来自巴塞罗那大学宇宙科学研究所（ICCUB） 和法国国家科学研究中心（CNRS） 的研究人员利用先进的计算机模型（称为奥里加（Auriga）模拟），在一个虚拟宇宙中重建了类似银河系的星系形成过程。通过检查30个模拟星系，研究团队寻找了可能塑造这些化学序列的过程。
更清晰地了解银河系的化学演化过程，有助于科学家理解我们的星系以及其他星系在宇宙时间尺度上是如何组装起来的。这包括银河系的近邻星系仙女座星系，迄今为止尚未在其中发现类似的化学双峰性。这项工作的见解也揭示了早期宇宙的条件，以及气体流和过去星系合并的作用。
“这项研究表明，银河系的化学结构并非一个普遍蓝图，”主要作者、ICCUB和加泰罗尼亚空间研究所（IEEC） 的研究员马修·奥克尼（Matthew Orkney） 表示。“星系可以通过不同的路径达到相似的结果，而这种多样性是理解星系演化的关键。”
研究结果表明，类似银河系的星系可以通过几种不同的途径形成两条截然不同的化学序列。一种可能性是经历了剧烈的恒星形成期与平静期交替的循环。另一种则涉及从星系周围流入的气体的变化。
这项研究也对之前涉及一个名为盖亚-香肠-恩克拉多斯（Gaia-Sausage-Enceladus， GSE） 的较小星系的解释提出了挑战。虽然过去的这次碰撞影响了银河系，但模拟表明，产生化学分裂并不一定需要它。相反，来自星系周介质（CGM）的贫金属气体似乎在创造第二支恒星序列中发挥了核心作用。
研究人员发现，两条化学序列的具体形状与星系的恒星形成历史紧密相关。
随着詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST） 以及未来的柏拉图（PLATO） 和克罗诺斯（Chronos） 等任务收集到更精确的数据，科学家将能够检验这些模拟预测，并完善关于星系如何演化的模型。
“这项研究预测，其他星系应该会呈现出多样化的化学序列。这很快将在30米望远镜时代得到验证，届时对外部星系的此类研究将变得常规化，”来自ICCUB-IEEC、CNRS-巴黎天文台和卡弗里数物连携宇宙研究所（Kavli IPMU） 的谢尔文·拉波特博士（Dr. Chervin Laporte） 表示。“最终，这也将帮助我们进一步完善我们银河系自身的物理演化路径。”
