就像个“宇宙坩埚”:星系是高度动态的系统!

2019/5/24 23:47:46 来源:博科园 浏览:

由气体和尘埃组成的星际云,即所谓的分子云,其恒星形成速度非常快,但效率却非常低。大部分气体通过恒星辐射分散,揭示出星系是高度动态的系统,就像“宇宙坩埚”,由不断改变其外观的“部件”组成。根据对NGC 300螺旋星系的最新观测,由海德堡大学天体物理学家Diederik Kruijssen博士领导的一组科学家

首次成功重现了分子云的时间演化及其内部恒星形成过程,分析表明,这些云是短暂的结构。在新生恒星强烈辐射的驱动下,经历了快速的生命周期,其研究结果2019年5月22日发表在《自然》上。

NGC 300螺旋星系恒星形成的观测强度可以用两种方式解释。分子云可能非常长寿,并最终将其所有的质量转化为恒星。在这种情况下,年轻恒星的位置一般应该与它们形成分子云的位置相匹配。另一种选择是,恒星可能在分子云内迅速形成,并以其强烈的辐射分散气体,只留下一小部分气体可转化为恒星。在这种情况下,年轻的恒星和分子云一般应该位于不同的位置。为了确定哪一种分子云生命周期模型是正确的,克鲁伊森博士和团队结合了对NGC 300星系两组不同的观测结果。

  • (博科园-图示)左边的图像显示,分子云(蓝色)和年轻恒星(粉色)的位置在小空间尺度上并不重合。右边的两个分支通过显示分子云和年轻恒星只有在星系的大部分(1000秒,相当于3000光年)上“平均”时才相关,从而量化了这种位移。图片:Diederik Kruijssen & Nature

第一个观察是一氧化碳发出光的地图,显示了分子云的位置。第二张是热电离氢的地图,它标出了新形成的大质量恒星位置。这些地图是利用欧洲南方天文台阿塔卡马大毫米阵列(ALMA)和马克斯·普朗克学会和欧洲南方天文台的2.2米望远镜获得。观测是由安德烈亚斯·施鲁巴博士(Andreas Schruba)进行,他是位于加兴的马克斯·普朗克地外物理研究所的科学家,也是这项研究的共同作者之一。科学家们用一种新的统计方法分析了数据,这种方法确定了星系中分子气体和恒星形成在不同空间尺度上是如何关联的。

这种方法第一次使分子云和年轻恒星相对位置的精确量化成为可能。这个结果毫无疑问:分子云和年轻大质量恒星的位置很少重合。这种效应在较小的尺度上变得更强。科学家们得出结论,恒星的形成非常迅速,因此气体和年轻恒星代表了分子云生命周期中不同的后续阶段。天文计算研究所(Institute for Astronomical Computing)研究小组负责人克鲁伊森博士(Kruijssen)说:我们的发现表明,恒星的形成过程非常迅速,效率非常低。

NGC 300中的分子云寿命约为1000万年,仅需要150万年就会被摧毁,这远远早于大多数大质量恒星的寿命结束并爆发为超新星。这样分子云中只有2%到3%的质量可以转化为恒星。研究小组现在想把他们的新统计方法应用到对遥远星系观测中,来推断分子云中的恒星形成是如何贯穿宇宙历史。科学家现在将继续研究宇宙中星系中的分子云和年轻恒星之间关系。在不久的将来,能够将星系理解为经历恒星形成驱动的生命周期并共同塑造其宿主星系外观组成部分的集合。

博科园|研究/来自:海德堡大学

参考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1194-3

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