银河系晕是银河系结构中最为弥散、也最富含历史信息的部分。它包裹着明亮的银盘，向外延伸至数十万光年，恒星密度极低，却记录着银河系一百多亿年来与周围矮星系并合、吸积的完整编年史。对于天文学家而言，银晕并非一片均匀的稀薄球体，而是一个由不同起源、不同年龄、不同运动特征的恒星群体交织而成的复杂系统。近年来，随着盖亚卫星与LAMOST等大型巡天的推进，银晕的真实面貌正被一层层揭开。
一、银晕的基本图景与结构之谜
传统上，银河系被划分为银盘、核球与银晕三大组成部分。银晕中的恒星年龄普遍古老，金属丰度偏低，且绕银心的轨道偏心率较大，与银盘中年轻、富金属、近圆轨道运行的恒星形成鲜明对比。球状星团、贫金属亚矮星、天琴座RR型变星以及极高速星，构成了银晕的典型“晕星族”成员。
然而，银晕的形状并非一个简单的球体。2017年，中国科学院国家天文台的研究团队利用LAMOST巡天获取的五千余颗晕族红巨星，首次绘制出太阳周围40千秒差距范围内银晕的三维密度剖面。结果显示，银晕的内部区域呈现扁球形，而外部则逐渐过渡为球形；恒星数密度沿径向以单一幂律形式递减。这一发现推翻了此前认为银晕轴比恒定、密度呈双幂律轮廓的猜测，确立了银晕“内扁外圆”的新图像。
更深层的复杂性来自银晕内部的子结构。宽视场巡天揭示出大量细长的恒星流——它们是矮星系或球状星团被银河系潮汐力撕碎后遗留在轨道上的残骸。人马座星流是其中最著名的一条，其前导臂与后随臂已在天空中延展超过一百度。这些星流的存在表明，银晕的相当一部分物质并非原初就属于银河系，而是从外部“吞噬”而来的。
二、盖亚-恩克拉多斯并合：银晕的塑造者
在银晕的诸多并合事件中，盖亚-恩克拉多斯（Gaia-Sausage-Enceladus，简称GSE）占据着核心地位。大约一百一十亿至一百亿年前，一个质量约为银河系质量数分之一的矮星系坠入早期银河系，在剧烈的引力作用中被撕碎并吞并。这次并合留下的恒星在速度空间中呈现出独特的“香肠”状分布，因而得名。
基于LAMOST光谱数据的研究表明，当前银晕中超过一半的恒星可能都起源于GSE。这些GSE恒星与非GSE恒星在密度轮廓上都呈现内扁外圆的“洋葱结构”，但GSE成分的形状更为圆润，而非GSE成分则更加扁平。这意味着GSE并合事件不仅为银晕贡献了大量恒星，还从根本上重塑了银晕的整体几何形态，使其向更接近球形的方向演化。
GSE并合的后果远不止于银晕本身。2026年公布的一项模拟研究指出，正是这次大规模并合导致早期银河系的银盘发生了超过九十度的“大翻转”，银盘的整体朝向被彻底改变。这一翻转过程改变了恒星的运动方向，留下了一个可观测的印记：银晕的旋转速度异常缓慢。盖亚卫星的观测确实显示，银晕的旋转远低于理论预期，而模拟表明，曾经历正面碰撞与盘翻转的星系，其恒星晕的旋转恰恰最为迟缓。这一发现将银晕的运动学特征与银河系最剧烈的历史事件直接联系了起来。
三、星流与化学 DNA：解读银晕的档案
银晕中的星流是引力撕裂的产物，也是追溯并合历史的直接线索。当一个矮星系或球状星团绕行银河系时，潮汐力在近银心侧强于远侧，这种差异将物质逐渐剥离，被剥离的恒星沿母天体轨道前后散布，形成绵延数万光年的恒星“尾巴”。源自球状星团的星流通常纤细而规则，源自矮星系的星流则更为宽泛弥散，母天体的性质被忠实地记录在星流的形态之中。
化学丰度则为银晕恒星贴上了另一层“身份标签”。不同质量的星系具有不同的恒星形成效率与化学增丰历史。矮星系中α元素（如镁、硅、钙）相对于铁的丰度，在金属丰度较低时与银河系一致，但随着金属丰度升高，矮星系的[α/Fe]会逐渐低于银河系水平。通过测量银晕恒星是否保留了GSE特有的化学印记，天文学家得以将单颗恒星归入不同的并合来源，从而重建银晕的组装过程。
星流还充当着探测暗物质晕形状的天然探针。一条星流的轨道由银河系整体引力势决定。若暗物质晕是球形的，星流轨道平面应保持相对固定；若暗物质晕呈扁平或三轴形态，轨道平面将随时间进动。人马座星流的轨道在天空中接近一个大圆，暗示银河系暗物质晕在大尺度上接近球形。然而，银河系自身盘面质量分布的不均匀性同样会对星流形态产生扰动，在利用星流缺口搜寻暗物质子晕之前，必须首先精确扣除这一“引力噪声”。
四、银晕与银盘的时序关系
银晕的形成并非孤立事件，它与银盘的组装密切交织。基于LAMOST与盖亚数据对约二十五万颗亚巨星精确年龄的测定，天文学家发现银河系的集成历史可以清晰地划分为两个阶段：一百三十亿年前至八十亿年前的早期阶段，以及八十亿年前至今的晚期阶段。早期阶段形成了厚盘与银晕，晚期阶段则形成了薄盘。
一个出乎意料的发现是，最古老的厚盘恒星比银晕内晕中最古老的恒星还要年长十至二十亿年。这意味着，银河系最早的盘结构在GSE并合发生之前就已经开始形成，而GSE的撞击虽然剧烈，却并未完全摧毁早期的厚盘，而是在其外围沉积了大量晕族恒星，并最终将银晕塑造成我们今天观测到的形态。银晕与银盘的关系，因此并非简单的“先晕后盘”线性序列，而是一段并合与盘形成交替推进的复杂历史。
五、结语
银河系晕是一份尚未被完全解读的档案。它的密度轮廓记录着GSE并合留下的几何印记，它的星流编织着被吞噬矮星系的轨道记忆，它的化学丰度保存着母星系内部的恒星形成历史，它的旋转速度则指向一百亿年前那次改变银河系面貌的剧烈撞击。随着薇拉·鲁宾天文台等下一代巡天设施的启用，银晕中更暗弱、更古老的子结构将被逐一识别，银河系从宇宙中一颗普通矮星系成长为今日盘星系的完整历程，正在这片稀薄的恒星海洋中等待被最终拼合。
关于银河系晕的若干问题
问：银河系晕的恒星密度有多低？
答：银晕的恒星密度远低于银盘。晕族恒星在太阳周围的空间密度仅约为银盘恒星的千分之一量级，肉眼望去近乎虚空，但累积起来的恒星总数仍相当可观。
问：为什么银晕的旋转速度异常缓慢？
答：最新模拟研究表明，约一百亿年前GSE矮星系与银河系的正面碰撞导致银盘整体翻转超过九十度，恒星运动方向随之改变，在银晕中留下了旋转迟缓的印记。银晕旋转与暗物质晕的旋转密切相关，暗示两者在吸积过程中协同演化。
问：银晕是球形的吗？
答：并非如此。LAMOST数据显示银晕内部呈扁球形，外部逐渐变为球形，整体密度按单一幂律递减。GSE并合产生的恒星晕比非GSE成分更为圆润，说明并合事件推动了银晕向球形演化。
问：什么是盖亚-恩克拉多斯（GSE）？
答：GSE是一个约一百一十亿年前被银河系吞并的大质量矮星系。它的恒星在速度空间中呈“香肠”状分布，目前银河系晕中超过一半的恒星可能起源于它。
问：星流是如何形成的？
答：当矮星系或球状星团绕行银河系时，潮汐力将其物质剥离，被剥离的恒星沿母天体轨道散布，形成细长的恒星流。人马座星流、孤儿星流等都是典型例子。
问：银晕中的恒星有多老？
答：银晕恒星普遍古老，多数年龄在百亿年以上。GSE并合发生在约一百一十亿至一百亿年前，而银晕内晕中最古老的恒星可能略年轻于厚盘中最老的恒星。
问：研究银晕对理解银河系演化有什么意义？
答：银晕保存了银河系吸积并合历史的直接证据。通过分析银晕恒星的年龄、化学丰度与运动学特征，可以重建银河系从早期矮星系组装为今日盘星系的完整路径，并为星系形成理论提供最直接的观测检验。