在這個數字模擬中，一個類似銀河系的大型星系與一個較小的矮星系相撞。天文學家認為，在銀河系發展的早期，至少發生過一次這樣的大碰撞。

當撒哈拉以南非洲的科伊桑狩獵採集者凝視著夜空中蜿蜒的星星和塵埃時，他們看到的是篝火的餘燼。波利尼西亞水手看到了一隻食雲的鯊魚。古希臘人看到了一股牛奶，它最終形成了現代術語“銀河”。

在20世紀，天文學家發現我們的銀河只是一個巨大的恆星島的一部分，他們寫下了銀河起源故事。簡單地說，該理論認為，我們的銀河系是在近140億年前由巨大的氣體雲和塵埃在重力作用下合併而成的。隨著時間的推移，出現了兩種結構：首先是一個巨大的球形“光暈”，後來是一個密度大、亮度高的圓盤。數十億年後，我們太陽系在這個圓盤中旋轉，所以當我們在夜晚向外看時，我們看到了溢位的牛奶，這是一個側面的圓盤濺過天空的景象。

然而，在過去的兩年裡，研究人員幾乎改寫了銀河系歷史的每一個主要章節。發生了什麼事？他們得到了更好的資料。

2018年4月25日，名為蓋亞(的歐洲航天器釋出了大量有關天空的資訊。重要的是，蓋亞多年的資料集描述了大約10億顆恆星的詳細運動。此前的調查只繪製了數千顆恆星的遷移地圖。這些資料讓原本靜止的星系帶重現生機。“蓋亞開啟了一場新的革命，”法國斯特拉斯堡天文臺的天文學家費德里科·斯蒂託說。

天文學家們爭相下載動態星圖，隨後有了一系列的發現。例如，他們發現圓盤的某些部分看起來不可思議的古老。他們還發現了形成銀河系年輕時的劇烈碰撞的證據，以及新的跡象表明，銀河系繼續以一種意想不到的方式運動。

自2013年12月發射以來，蓋亞衛星徹底改變了我們對銀河系的認識。

綜上所述，這些結果為我們銀河系動盪的過去和不斷變化的未來勾勒出了一個新的故事。愛丁堡大學的天文學家邁克爾·彼得森(Michael Petersen)說：“我們對銀河系的認識變化得如此之快，銀河系不是一個靜止的物體，它一直在變化。”

最早的恆星

為了回溯星系最早期的日子，天文學家尋找當時存在的恆星。這些恆星只由宇宙中最原始的物質氫和氦形成。幸運的是，這些早期恆星中較小的恆星也燃燒緩慢，所以許多恆星仍在發光。

經過幾十年的調查，研究人員已經收集了42個這樣的恆星，他們被稱為金屬恆星（對天文學家來說，任何比氦原子更大的原子都可以被稱為金屬）。根據銀河系的標準說法，這些恆星應該遍佈光暈，光暈是星系形成的第一部分。相比之下，盤狀星雲中的恆星應該受到碳和氧等更重的元素的汙染。

在蓋亞的資料釋出後的幾天裡，天文學家從完整的資料集中提取了42顆古老恆星，然後跟蹤了它們的運動。他門發現，正如預測的那樣，大多數恆星流穿過了光暈。但也有一些恆星沒有穿過。相反，它們似乎卡在了銀河系最年輕的區域，即圓盤上。

後續研究證實，這些恆星確實是圓盤上的“長期居民”，而不僅僅是路過的遊客。另一組研究人員篩選了另一項調查確定的大約500顆恆星，發現大約十分之一的恆星平躺在圓盤上的。第三個研究小組發現不同金屬元素的恆星在扁平圓盤軌道上運動。

這些時代錯誤是如何出現的呢？可能是原始氣體設法避開從超新星中噴射出的金屬，然後坍縮形成了看起來很古老的恆星。還有一種說法是，盤狀物可能是在日冕形成的時候開始形成的，比預期提前了近10億年。

在這些數字模擬中，一個類似銀河系的星系形成和演化超過138億年。

在這種解析度下，每次執行都需要密集的計算資源。即使使用德國萊布尼茨超級計算中心，一次模擬也需要三個月的計算時間。在這六顆行星中，有五顆產生了銀河系的二重身。其中兩顆恆星的特徵是大量缺乏金屬的盤狀恆星。

那些古老的恆星是如何進入圓盤的？其中一些恆星誕生於銀河系之前的雲中。然後，這些雲團碰巧將它們的一些恆星送入軌道，這些軌道最終形成了銀盤的一部分。其他恆星來自於小的“矮”星系，這些星系猛烈撞擊銀河系，並與一個浮現的圓盤對齊。

該小組在11月發表的研究結果表明，經典的星系形成模型是不完整的。正如預期的那樣，氣體雲確實坍縮成球狀暈。當恆星以適當的角度到達時，就能同時啟動圓盤。

一個模擬展示了一個類銀河系在大約100億年間的形成和演化過程。許多較小的矮星系與主星系融合在一起，常常成為主星系的一部分。

大約100億年前，當銀河系和蓋亞-恩克拉多斯相撞時，銀河系脆弱的圓盤可能遭受了嚴重的破壞。天文學家爭論為什麼我們的星系盤似乎有兩個部分，一個較薄的圓盤，一個較厚的圓盤，恆星在環繞星系中心的軌道上來回蹦跳。

所有這些合併導致一些天文學家提出，日冕可能幾乎完全由移民恆星組成。上世紀60年代和70年代的模型預測，大多數銀河系暈星應該是在適當的位置形成的。但迪馬特奧說，隨著越來越多的恆星被確定為銀河系的入侵者，天文學家可能不需要假設很多，如果有的話，恆星是本地的。

銀河系在最近的上億年間經歷了一段相對平靜的歷史，但新來者仍在不斷湧入。南半球的天文學家可以用肉眼發現一對矮星系，這對矮星系叫做大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲。長期以來，天文學家一直認為這對行星是我們堅定的軌道伴侶，就像銀河系的衛星一樣。

隨後，哈勃太空望遠鏡在2006年至2013年期間進行的一系列觀測發現，它們更像是飛來的隕石。弗吉尼亞大學的天文學家尼提亞·卡里瓦亞里爾測得這些雲團以每秒330公里的速度進入大氣層——幾乎是先前預測速度的兩倍。

當愛丁堡皇家天文臺的天文學家豪爾赫·佩納魯比亞領導的一個團隊在幾年後處理這些資料時，他們得出結論，這些快速移動的雲一定非常巨大，可能比之前認為的要大10倍。

各種各樣的研究小組都預測，這些出人意料的健壯的矮矮星可能會拖著銀河系的一部分旋轉。尋找整個銀河系的運動存在一個問題，那就是銀河系是一片恆星的狂暴風暴，天文學家只能從一片雪花中往外看。所以佩納魯比亞和彼得森花了大部分時間研究如何抵消地球和太陽的運動，以及如何平均暈輪恆星的運動，這樣暈輪的外邊緣就可以作為一個靜止的背景。

圓盤在日冕上的滑動破壞了一個基本假設，銀河系是一個處於平衡狀態的物體。它可能在太空中旋轉或滑動，但大多數天文學家認為，在數十億年後，成熟的圓盤和日冕已經穩定下來。我們認為我們已經知道的關於銀河系未來和歷史的一切，我們需要一個新的模型來描述它。