矮星系利用1000万年的安静期大量产生恒星

   日期:2024-09-17     来源:本站    作者:admin    浏览:95    

  

  如果你观察充满恒星的大质量星系,你可能会认为它们是恒星工厂,生产出明亮的气体球,这是可以理解的。但实际上,进化程度较低的矮星系有更大的恒星工厂区域,恒星形成率更高。

  现在,密歇根大学的研究人员已经发现了背后的原因:这些星系在吹出混乱环境的气体方面有1000万年的延迟。恒星形成区域能够留住气体和尘埃,让更多的恒星合并和演化。

  在这些相对原始的矮星系中,大质量恒星——大约是太阳质量的20到200倍的恒星——坍缩成黑洞,而不是爆炸成超新星。但在进化程度更高、污染更严重的星系中,比如我们的银河系,它们更有可能爆炸,从而产生集体超风。气体和尘埃被轰出星系,恒星的形成很快停止。

  他们的发现发表在《天体物理学杂志》上。

  “当恒星变成超新星时,它们会通过产生和释放金属来污染环境,”该研究的第一作者、本科生研究员米歇尔·杰门(Michelle Jecmen)说。“我们认为,在金属丰度较低的星系环境中——相对未受污染的星系环境——强超级风的开始有1000万年的延迟,这反过来又导致了更高的恒星形成。”

  密歇根大学的研究人员指出了所谓的哈勃音叉,这张图描绘了天文学家埃德温·哈勃对星系进行分类的方式。音叉柄上是最大的星系。这些巨大、圆润、充满恒星的星系已经把所有的气体都变成了恒星。沿着音叉的时间是螺旋星系,它们紧凑的臂上确实有气体和恒星形成区域。在音叉时间的尽头是演化最少、最小的星系。

  “但是这些矮星系只有这些非常普通的恒星形成区域,”密歇根大学天文学家、该研究的资深作者莎莉·欧伊说。“关于为什么会这样,人们一直有一些想法,但米歇尔的发现提供了一个非常好的解释:这些星系很难停止它们的恒星形成,因为它们没有吹走它们的气体。”

  此外,这1000万年的安静期为天文学家提供了一个机会来观察类似宇宙黎明的场景,这是大爆炸之后的一段时间,Jecmen说。在原始的矮星系中,气体聚集在一起,形成缝隙,辐射可以从中逃逸。这种先前已知的现象被称为“尖桩栅栏”模型,紫外线辐射从栅栏的板条之间逸出。这种延迟解释了为什么气体有时间聚集在一起。

  紫外线辐射很重要,因为它使氢电离——这一过程也发生在大爆炸之后,导致宇宙从不透明变成透明。

  “因此,观察具有大量紫外线辐射的低金属丰度矮星系有点类似于一直追溯到宇宙黎明,”Jecmen说。“了解大爆炸附近的时间是非常有趣的。这是我们知识的基础。这是很久以前发生的事情——它是如此迷人,以至于我们可以在今天存在的星系中看到类似的情况。”

  第二项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上,由Oey领导,使用哈勃太空望远镜观察了Mrk 71,这是一个距离大约1000万光年的矮星系中的一个区域。在Mrk 71中,研究小组发现了Jecmen设想的观测证据。利用哈勃太空望远镜的一项新技术,研究小组使用了一套过滤器来观察三电离碳的光。

  Oey说,在更进化的星系中,有很多超新星爆炸,这些爆炸将星团中的气体加热到非常高的温度,达到数百万开氏度。当这种热的超级风膨胀时,它会将其余的气体吹出星团。但在像Mrk 71这样的低金属丰度环境中,恒星不会爆炸,区域内的能量会被辐射出去。它没有机会形成超级风。

  该团队的过滤器在Mrk 71中发现了电离碳的漫射光,表明能量正在辐射出去。因此,没有热的超级风,而是让密集的气体留在整个环境中。

  Oey和Jecmen说他们的研究有很多意义。

  Oey说:“我们的发现对于解释詹姆斯·韦伯太空望远镜在宇宙黎明观测到的星系的特性也很重要。”“我认为我们还在了解后果的过程中。”

 
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