银河系以其引力困住了大麦哲伦星云。接下来会发生什么？

艺术家对银河系三条恒星流的印象。像这样的溪流轨道会在LMC经过附近时被打乱。图片来源：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt（SSC/Caltech）
我们银河系附近最大的伴星是大麦哲伦星云（LMC），这是一个在南半球肉眼可见的矮星系。近年来，新的理论研究和更好的观测能力让天文学家了解了很多关于我们（不那么小的）邻居的知识。越来越明显的是，LMC正在帮助塑造银河系的演变。
“长期以来，人们一直认为我们的银河系过着隐士的安静生活，最近的"大"邻居是大约200多万光年外的仙女座，”剑桥大学的尤金·瓦西里耶夫说。“但随着人们越来越意识到LMC相当巨大，并且由于一个特殊的"历史时刻"（它刚刚经过其轨道的近心附近，它的速度和它在银河系上产生的相互效应是最高的），我们不能再忽视它对我们银河系造成的扰动。
LMC的质量是我们自己星系质量的10%-20%，值得认真对待。天文学家认为它处于围绕银河系的第一个轨道上。在轨道开始之前，它本身就是一个螺旋星系。与银河系的相互作用扭曲了它的螺旋臂，尽管它仍然具有强大的中央条作为其先前结构的证据。
银河系也因相互作用而改变。例如，离LMC最近的恒星和恒星流的轨道发生了偏转，银河系也发生了更大的结构变化。因为银河系不是刚性的，而是由不同密度的恒星、尘埃、气体和岩石组成，所以靠近LMC的星系部分比遥远的部分受到的影响更大。最终结果是星系形状的微妙但显着的变形，特别是在外部区域。
天文学家应该能够看到这些变化的证据，但这不是一件容易的事。研究我们家乡星系的形状很困难，这在很大程度上是因为我们不能像拍摄遥远星系那样拍摄整个银河系的快照。
“生活在我们自己的银河系内对天体物理学家来说确实是一个福音和祸根，”瓦西里耶夫告诉今日宇宙。“一方面，我们可以高精度地测量数百万颗恒星的3D位置和速度，这要归功于盖亚天体测量卫星和众多互补的地面光谱调查。这是我们梦寐以求的遥远星系，在那里我们“没有关于恒星沿视线分布的信息”。
另一方面，银河系阻挡了我们对自身大部分的观察：星际尘埃过滤掉银河系密集区域的光线，隐藏了信息。更重要的是，银河系最远的地方太远了，像盖亚这样的位置和速度测量是不准确的。因此，研究人员需要依靠模型来填补空白：他们根据我们对较近部分的了解，对银河系遥远的部分做出预测。
但这使得很难清楚地看到LMC对银河系的影响。如果模型中有一个小误差——例如，即使是高估5%的距离——就会扭曲我们对银河系的描绘，并掩盖LMC引起的扰动。
这很困难并不意味着天文学家正在放弃。LMC的大小和距离意味着它对我们家乡星系的扰动应该相当大。但是如何找到它们呢？

球状星团NGC 2808的哈勃图像，它可能曾经是盖亚-土卫二星系的核心。据信它在遥远的过去与银河系合并。图片来源：NASA、ESA、A. Sarajedini（佛罗里达大学）和 G. Piotto（帕多瓦大学（帕多瓦）
答案可能部分在于最新的盖亚数据，该数据显示了银河系星系晕中恒星的位置和速度的特殊“条纹”模式。光环是一个环绕银河盘的球形区域，包含的恒星密度比人口较多的圆盘低得多。
这些条纹图案被认为是远古时代与银河系合并的早已死亡的星系留下的痕迹，就像假设的盖亚-土卫二星系一样。
当LMC在最近的过去经过银河系附近时，它应该在这些条纹上留下扭曲，这就是像Vasiliev这样的天文学家希望发现的。光晕是观察的完美地点，因为该区域的低密度使其比银河系内部区域更容易受到LMC飞越引起的变化的影响。
事实上，我们的太阳系和银河系盘的密集区域在某种程度上不受LMC扭曲的影响。银河系的这些区域是致密的，所以当LMC经过时，每颗恒星的移动量都相同。它不会留下任何可见的失真。
瓦西里耶夫说，思考LMC对银河系的拖拽很有帮助，就像我们思考月球在地球上的拖曳一样：“一个孤立的湖泊没有潮汐，”他解释说，“但整个海洋都有，因为月球的引力在其空间范围内变化。
同样，我们不太可能在当地社区看到LMC扭曲，但在浩瀚的银河系光晕中，影响变得更加明显。
“我们走得越远，差异变化就越重要，”瓦西里耶夫说。
4月，瓦西里耶夫发表了一篇关于澜湄合作对银河系影响的当前知识状况的综述。在《星系》杂志上。虽然近年来取得了进展，但仍有很多东西需要学习，新的盖亚数据正在为更好的模型铺平道路。
至于银河系和LMC的未来，它们最终处于碰撞轨道上。LMC将在几十亿年后与银河系合并，为银河系的光环提供更多的质量和金属量。当然，这一戏剧性事件只是银河系即将发生的更大合并的前兆，因为仙女座星系将在那时最终接近我们。
如果这个故事有什么寓意的话，那就是没有一个星系是一座孤岛。银河系的邻居正在帮助塑造它的过去、现在和未来，天文学家在研究我们的家乡星系时正在努力将这些影响考虑在内。
更多信息：尤金·瓦西里耶夫，《LMC 对银河系的影响》，《星系》（2023 年）。DOI：10.3390/星系11020059