恒星爆炸性的诞生使星系核膨胀

摘要: 天文学家发现活跃的恒星形成活动使星系膨胀,就像酵母帮助面包膨胀一样。

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恒星爆炸性的诞生使星系核膨胀

左侧图像为使用ALMA在亚毫米波段拍摄到的图像,描绘了密集气体和尘埃的位置,这些就是恒星形成的区域。使用哈勃空间望远镜拍摄到的可见光和红外光波段的图像分辨在中间和右侧。在红外波段可以看到一个巨大的圆盘结构,而在可见光波段中可以看到三个年轻恒星团。

图片来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, Tadaki et al.


天文学家发现活跃的恒星形成活动使星系膨胀,就像酵母帮助面包膨胀一样。利用三台强大的地基和空基望远镜,天文学家观测了110亿年前的星系,并且在它们的中心区域发现了爆炸性的恒星诞生。这意味着星系可以在不与其它星系互相作用的情况下而改变自身的形状。

 

“大型的椭圆星系一直以来被认为是圆盘星系互相撞击后的产物”,日本国立天文台的研究员Ken-ichi Tadaki说。“但是,我们不确定的是是否所有的椭圆星系都经历了类似星系碰撞。或许它们有另一种形成的方式。“

 

一个由各国天文学家组成的团队致力于研究星系的变形,观测了远在110亿光年之外的星系。由于从遥远的星系发出的光需要经过一定的时间才能被地球观测到,通过观测110亿光年之外的星系,天文学家就能看到这些星系110亿年前的样子。那时宇宙大爆炸仅发生了30亿年。这段时期正是宇宙中星系形成的顶峰时期,现在绝大部分星系的基础都是在这段时期形成的。

 

然而接收已经在宇宙中飞行了110亿年之久的暗淡的光线绝非易事。天文学家充分利用了3台望远镜的能力来剖析这些古老的星系。首先,他们使用了隶属日本国家天文台的坐落于夏威夷的8.2米口径昴星团望远镜,并且从拍摄到的众多来自这段时期的星系中选出了25个。然后,他们就使用哈勃空间望远镜(HST)和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)来对准这些星系进行观测。通过使用哈勃望远镜,天文学家拍摄到了这些星系“现在”(其实是我们看到的现在,对于这些星系来说已经是110亿年之前)的样子。而使用ALMA,天文学家在亚毫米波段观测了星系中的低温气体和尘埃云,那儿便是恒星形成的地方。结合来自两台望远镜的信息,我们就能得知这些星系110亿年之前的形状,以及他们正在如何演化。


在星系的中心,有大量气体和尘埃的区域,恒星形成活动非常活跃。

图片来源:日本国立天文台


多亏了它们的高分辨率,哈勃望远镜和ALMA可以描绘出这些星系的变形过程。借助哈勃望远镜拍摄的图像,团队发现这些星系中大多数都为圆盘星系。同时,ALMA拍摄的图像显示这些星系中都有着大量的气体和尘埃,也就是恒星形成的原料,因此在这些星系中恒星形成都非常活跃。这些星系中恒星形成的活跃度是如此之高以至于有大量的恒星都形成于星系的中心。天文学家便由此猜想最终这些星系中心或许会因为有太多恒星而隆起,导致它们由最初的圆盘星系发展为椭圆星系或透镜星系。

 

“于是,我们得到了足够的证据以表明密集的星系核可以不通过星系的碰撞产生。在星系中心区域大量的恒星形成活动也能使其最终发展为密集的星系核”,Tadaki说。团队还使用了欧洲南方天文台的甚大望远镜对这些目标星系进行的观测,进一步证明了没有星系碰撞的迹象。

 

起初星系呈圆盘状(左),但是在星系中心大量的气体和尘埃中正在不断活跃地形成恒星(中),最终星系中心膨胀并且星系演化为椭圆或透镜状(右)。

图片来源:日本国立天文台


大约100年前,美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)就发明了对星系形态的分类系统。从那时起,许多天文学家就投入了大量的精力来研究如此众多星系形状各自的起源。利用最先进的望远镜,现代天文学家又向揭开星系的神秘面纱走近了一步。

 


翻译:陈艳玲

校译:陆寅枫

责任编辑:解仁江

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via Todd Salat


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