我們的家園——銀河系，之所以能成長到目前的規模，部分原因在於吞噬了較小的星系。現在，來自 NASA 哈伯太空望遠鏡的新數據，提供了確切的證據，顯示在銀河系演化的早期階段，曾有一個矮星系與年輕的銀河系合併。這項發現將我們對銀河系歷史的了解，往前推溯了 18 億年。
研究結果於週一發表在《自然天文學》期刊。
今日的銀河系是一個擁有數千億顆恆星的巨大螺旋星系。然而，我們的銀河系並非一開始就如此龐大；它透過氣體雲形成新恆星，以及透過合併從其他星系收集恆星、氣體和暗物質來成長。
銀河系歷史上最近一次大規模合併是與射手座矮星系（Sagittarius dwarf galaxy）的合併，始於 60 多億年前，至今仍在進行中。回溯更遙遠的過去，研究人員得知銀河系在 100 億年前吞噬了另一個名為蓋亞-香腸-恩克拉多斯（Gaia-Sausage-Enceladus）的矮星系。這次古老的合併極大地影響了我們銀河系盤狀結構的恆星組成。
但我們銀河系的歷史並未就此停止。觀測和模擬都曾顯示，在這兩次合併之前，還發生過另一次大規模合併，但該事件的細節一直備受爭議。現在，哈伯望遠鏡發現了約 118 億年前發生的更早一次合併的確切證據，這大約是宇宙大爆炸後僅 20 億年。
「我們的家園是銀河系，但我們不知道我們的房子是如何建造的，」義大利博洛尼亞天文物理與太空科學天文台的首席作者 Davide Massari 說。「在這篇論文中，我們發現了第一批重要磚塊的來源：一個我們稱之為 LKH 的矮星系。」
巨大的天文調查以及歐洲太空總署（ESA）蓋亞任務等太空探測器的精確數據，在拼湊我們銀河系歷史方面發揮了重要作用。科學家試圖回溯銀河系歷史越遠，就越難釐清當時發生的事情。當我們的銀河系年輕時，它較小，與它碰撞的星系大小相近。當時也更加混亂，合併的跡象可能在數十億年來已被抹去。
哈伯望遠鏡正是窺探了這段模糊的過去。研究人員利用哈伯望遠鏡研究了銀河系的一些球狀星團：由數萬到數百萬顆恆星組成的巨大、大致呈球形的集合體。球狀星團包含我們銀河系中最古老的恆星，它們可以作為宇宙考古遺址，保存著銀河系收集到的來自其他星系的恆星。
「由於哈伯成像的高解析度和深度，我們能夠以前所未有的精度測量這些星團的年齡和金屬含量，」論文合著者、義大利博洛尼亞大學的 Chiara Zerbinati 說。「結合蓋亞任務的測量結果，這使得區分出一類與其他星團不同的球狀星團成為可能。這些是誕生於 LKH 的星團，它們告訴我們那個星系何時被我們銀河系吞噬，以及它有多大質量。」
該團隊分析了哈伯望遠鏡對我們銀河系內部 20,000 光年範圍內 39 個球狀星團的觀測結果，這些區域應該保存著最古老合併的證據。他們預計這個樣本將包含在年輕銀河系內形成的球狀星團，以及約 100 億年前從蓋亞-香腸-恩克拉多斯矮星系收集來的球狀星團。
利用哈伯望遠鏡的靈敏觀測來確定每個星團的精確年齡和相關的金屬量——即比氦重的元素豐度——他們確定了我們銀河系內部區域存在第三類球狀星團。該團隊發現，這些星團比蓋亞-香腸-恩克拉多斯合併中收集的群體更古老，但比在銀河系內誕生的星團年輕，無論其金屬含量如何。因此，這些星團來自一次獨立且更早的合併——在此次合併中，銀河系吸收了一個矮星系，該矮星系擁有約 5 億倍太陽質量的恆星，這佔當時銀河系總質量的相當大一部分。他們將這個矮星系命名為「低能量克拉肯赫拉克勒斯」（Low-energy-Kraken-Heracles，LKH），以紀念三篇早期支持銀河系早期合併觀點的研究論文。
如此大規模的合併在銀河系形成早期對其演化產生了深遠的影響。
「一些過去的研究認為，我們銀河系演化的早期階段僅由我們銀河系內誕生的恆星定義，」Massari 說。「在這裡，我們已經證明，來自外部星系誕生的恆星也需要被考慮進來。」
該團隊計劃繼續研究銀河系的球狀星團，以解開銀河系的歷史，目標是描繪出我們銀河系在整個宇宙歷史中所經歷的所有大規模合併。
「哈伯望遠鏡正在觀測以前從未研究過的球狀星團，這將有助於我們描繪出銀河系歷史上遙遠的合併事件，」論文合著者、西班牙維戈大學和拉拉古納大學的 Fernando Aguado-Agelet 說。