“从星开始”的星系如何失去造星机能


“从星开始”的星系如何失去造星机能


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“从星开始”的星系如何失去造星机能


有些星系似乎停止了新恒星的锻造过程 , 可以将星系看成是制造恒星的“时间机器” , 大量的恒星在星系内制造出来 , 星系通常含有丰富的冷氢气体 , 冷气体的块状星云在自身引力的作用下开始塌缩 , 凹陷 , 最终点燃了恒星的核反应 , 引力才是锻造恒星的“有生力量” 。 有些“星系工厂”在一年时间生产了数以百计的恒星 , 而单一星系包含数了百亿、千亿数量的恒星 。
我们的银河系分布了五彩斑斓的星云 , 有些是恒星形成的集中区域 , 其中之一的猎户座星云在灿烂的星空闪耀得十分明亮 , 人们甚至睁开眼睛就能看见它 , 从“猎户之剑”的中间可以直接看到星云中的恒星 , 但猎户座星云的恒星形成机制似乎遭到了破坏 , 很多椭圆星系停止了恒星的生产 , 什么因素阻止了恒星的产生?这是天文学中最大的难题之一 。
椭圆星系有一个显著的特点 , 星系的外形呈椭圆形状 , 它们好似澳式足球或英式橄榄球的外形 。 我们的银河系和很多其它的大星系属于螺旋星系 , 近似圆周形的螺旋星系好像一个巨大扁平状的碟盘 。 死亡恒星和星系内的气体物质为下一代恒星的产生供应了“原材料” , 恒星的形成是否十分依赖星系的形状或类型?两者之间似乎存在某种关联 , 大多数像我们银河系一类的螺旋星系不断地锻造出新的恒星 , 而大多数椭圆星系似乎在某种程度上丧失了恒星的锻造能力 。
椭圆星系如何成长?为何遭遇“成长的烦恼”?1972年 , 阿拉尔和土穆瑞斯兄弟通过观测发现 , 从螺旋星系的碰撞与合并中产生了椭圆星系 , 他们的发现在我们银河系的演化中得到了检验 。 从现在开始之后的数十亿年 , 我们的银河系将与临近的仙女座星系发生一次碰撞与合并的事件 , 从中产生一个巨大的椭圆星系 。 星系的合并也许打破了恒星的形成机制 , 但不能把所有阻止恒星形成的机制都明确无误地归结为星系的形状 。

例如:“乘风破浪”前行的热等离子体星系可能剥离了恒星形成所需要的气体物质 , 在星系失去气体物质的过程中 , 螺旋星系没有转化为椭圆星系的可能性 。 可能出现恒星形成活跃的椭圆星系 , 但是否存在任何失去恒星锻造能力的螺旋星系?恒星的形成机制是否与星系形状存在联系?其中的答案有待更多的观测和分析 。
怎样发现正在形成恒星的星系?怎样发现不能形成恒星的星系?有一种简便的观测方法:搜寻“早年英逝”的恒星 。 我们的“黄彤彤”太阳大约有100亿年的生命周期 , 太阳现在到了“中年时期” , 精力十分旺盛 , 但体力有点不支 。 非常明亮、非常热的蓝星只有大约3千万年的短暂生命周期 , 它们“不在乎生命长度 , 只在乎生命质量” 。 我们的太阳演化得“四平八稳” , 蓝星的生命周期十分短暂 , 但它们对宇宙演化的贡献不会低于我们的太阳 。
3千万年的生命期在宇宙学概念上好似“弹指一挥间” , 在大量蓝星的星系 , 天文学家看到了一个大量制造恒星的活跃星系 , 而红色星系通常是一些年老星系 , 它们已经或正在失去任何锻造恒星的能力 。 在其它寻找有恒星制造能力的星系方法中 , 炽热的恒星加热了星系中的尘埃 , 炙热的尘埃发出了强烈的红外线 , 炽热的恒星引发了周围气体物质的发光效应 , 从炙热的尘埃中产生了有明显特征的光谱 。

天文学家不是第一次搜寻那些失去了恒星锻造能力的螺旋星系 , 1976年 , 加拿大天文学家西德尼·冯·登·搏夫发现了“贫血星系” , 它比典型的螺旋星系的恒星锻造能力低了很多 。 英国的天文学家凯伦·马斯特斯确定了数以千计的红色螺旋星系 , 他与“宇宙动物园”网站的公民科学家开展了线上合作 , 收集了大量准确的数据 。 但冯·登·搏夫和马斯特斯确定的红色螺旋星系发出了明显的氢气体光谱线 , 氢气体环绕在热的蓝星附近 , 红色的螺旋星系仍然制造出了恒星 。
为了寻找失去恒星制造能力的螺旋星系 , 天文学家使用了 NASA的宽场域红外线勘测探索者收集的数据 , 对发不出红外线的螺旋星系进行搜索 , 炽热尘埃被短生命周期的炽热蓝星加热 , 星系光线位于紫外线和可见光之外的红端波段 , 假如这些星系就像期待的那样失去了恒星的制造能力 , 那么可以确认这些螺旋星系已经死亡 , 它们不能生产出下一代的恒星 。 天文学家使用了设在新南威尔士州康纳巴拉布兰附近的赛丁泉2.3米直径的望远镜 , 在收集的6个星系光谱中 , 没有一个出现了由发光的热气体物质产生的明显信号 。

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