星系也會(huì)出氣？不是那個(gè)氣，而是這個(gè)氣

研究表明：星系合并時(shí)噴出的氣體，阻止新恒星形成--橢圓星系中充滿了非常古老的恒星。

圖片來源：南方天文臺(tái)

(資料圖)

橢圓星系里沒有新恒星？星系合并時(shí)噴出的氣體，可能阻礙新恒星的形成。

當(dāng)今宇宙中的大多數(shù)恒星都是在被稱為橢圓星系的大質(zhì)量星系中發(fā)現(xiàn)的，橢圓星系因其拉長(zhǎng)的圓形形狀而得名。與我們的銀河系不同，橢圓星系的邊緣是平滑的，它是一個(gè)螺旋狀的星系，從中心向外延伸。

乍一看，這些星系可能看起來像是簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。然而，它們是宇宙中最神秘的物體之一。橢圓星系擁有極為古老的恒星，并且不會(huì)形成新的恒星。

這些死亡星系究竟是如何形成的，這是觀測(cè)天文學(xué)家和理論天文學(xué)家們長(zhǎng)期以來一直試圖回答的問題。我們發(fā)表在《自然天文學(xué)》上的新研究可能有助于解決這一難題。

當(dāng)星系中巨大的氣體云在重力作用下坍塌時(shí)，恒星就會(huì)形成；最終，足夠的質(zhì)量聚集在一起，形成了一顆恒星。但星系需要?dú)怏w來實(shí)現(xiàn)這些。我們的團(tuán)隊(duì)探測(cè)到一個(gè)名為ID2299的星系，它噴出了近一半的氣體形成恒星。這個(gè)星系每年釋放出相當(dāng)于10000個(gè)太陽的氣體，不包括該星系所占冷氣體總量的46%。

由于星系也在快速地形成恒星，速度是銀河系的數(shù)百倍，所以剩下的氣體將很快被消耗掉。按照目前的速度，ID2299將在數(shù)千萬年內(nèi)消失。這比星系中恒星形成的常規(guī)區(qū)間段（幾十億年）要快得多。

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潮汐尾

這種異常的大規(guī)模拋射是由潮汐尾引起的，潮汐尾是星系與另一個(gè)星系合并時(shí)產(chǎn)生的。潮汐尾是恒星和氣體形成的細(xì)長(zhǎng)流，延伸到星際空間。這是相互作用產(chǎn)生的潮汐力的結(jié)果，就像月球?qū)Φ厍虻某毕σ粯印?/p>

潮汐尾通常出現(xiàn)在附近的合并星系中，由于它們的光度很低，很難在遙遠(yuǎn)的宇宙中識(shí)別它們。幸運(yùn)的是，盡管ID2299是在宇宙只有45億年時(shí)候被觀測(cè)到的（我們的宇宙現(xiàn)在大約是140億歲），我們還是能夠在它剛開始發(fā)生的時(shí)候看到這種噴射，那時(shí)這些尾巴通常是最明亮的。

我們通過由阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列（ALMA）組成的星系調(diào)查發(fā)現(xiàn)了這個(gè)特殊的星系，該陣列旨在研究遙遠(yuǎn)宇宙中100多個(gè)星系中冷氣體的性質(zhì)。來自ALMA的數(shù)據(jù)提供了恒星形成的冷氣體光譜。我們觀察到，這條噴射線是一條寬發(fā)射線，顯而易見，它靠近與星系有關(guān)的發(fā)射線。從這個(gè)光譜中，我們能夠測(cè)量噴射氣體的質(zhì)量和速度。

這是我們第一次在遙遠(yuǎn)的宇宙中觀察到一個(gè)典型的大質(zhì)量恒星形成的星系，它將因?yàn)榇笠?guī)模的冷氣噴射而死亡。我們的研究提供了一個(gè)重要的觀測(cè)證明，證明星系可以因氣體噴出而停止形成恒星。

模擬演示和先前的觀測(cè)結(jié)果表明，氣體噴射與銀河風(fēng)有關(guān)，銀河風(fēng)是由氣體吸積到超大質(zhì)量黑洞或者是由強(qiáng)恒星形成產(chǎn)生的。在我們的研究中，我們發(fā)現(xiàn)銀河風(fēng)無法解釋ID2299中探測(cè)到的噴射。因此，這些結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致我們對(duì)星系如何停止形成恒星的理解發(fā)生改變。

我們的研究表明，合并在星系的演化中起著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗鼈兡軌驈男窍抵信懦龃罅繗怏w，阻止恒星形成并影響星系生長(zhǎng)。

未來隨著更深入、更高分辨率的數(shù)據(jù)研究，我們將會(huì)更好地了解ID2299噴出的氣體動(dòng)力學(xué)。觀察其他遙遠(yuǎn)星系中更多的噴出物對(duì)了解這些現(xiàn)象的普遍性也很重要。

相關(guān)知識(shí)

星系是由恒星、恒星遺骸、星際氣體、塵埃和暗物質(zhì)等組成，并受到引力綁定的系統(tǒng)。Galaxy 這個(gè)詞源于希臘 galaxias，字面的意思是“銀河”。星系的大小從只有幾億顆恒星的矮星系到擁有上兆顆恒星的巨大星系，都繞著其質(zhì)量中心運(yùn)行。銀河系是包括地球在內(nèi)的太陽系所在的星系。銀河系以外的星系被合稱為河外星系。

BY:Annagrazia Puglisi

FY: 瑞琦琦

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