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10万光年虽然很大,但银河系和类似质量的星系,也不是没有伤痕

2020/6/25 19:13:59 来源:原创 浏览:

​10万光年虽然很大,但银河系和类似质量的星系也不是没有伤痕,也记录着星系动荡的历史。加州大学欧文分校天文学家和其他天文家已经证明:星团的超新星可以导致外层星晕中分散、偏心轨道恒星的诞生,颠覆了经典关于恒星系统是如何形成和演化数十亿年的观念。来自《现实环境中反馈2》(FIRE-2)项目的超逼真、宇宙学上自洽的计算机模拟,使科学家们能够对原本有序的银河系旋转中的扰动进行建模。

其研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上,加州大学尔湾分校物理科学学院院长、物理与天文学教授、资深作者詹姆斯·布洛克(James Bullock)表示:这些高精度的数值模拟告诉我们,银河系很可能一直在超新星爆炸引发的外流中,在银河系周围空间发射恒星。这很吸引人,因为当多颗大恒星死亡时,由此产生的能量可以从星系中排出气体,进而冷却,促使新恒星的诞生。

恒星在星系晕中的扩散分布,远远超出了银河系的经典圆盘,这就是该系统的“考古记录”所在之处。长期以来,天文学家一直认为,随着较小的恒星群进入星系,并被较大的系统分解,星系会在很长一段时间内聚集在一起,这一过程会将一些恒星喷射到遥远的轨道上。但加州大学尔湾分校团队提议:将“超新星反馈”作为多达40%外晕恒星的不同来源。加州大学尔湾分校物理学博士生、主要作者于思杰(音译)表示:

这些发现在一定程度上是由于一套强大新工具的可用性。FIRE-2的模拟能够生成影像,看起来就像是在观察一个真实的星系,由此表明,当星系中心旋转时,由超新星反馈驱动的气泡正在形成,其边缘形成了恒星。看起来这些恒星似乎正在被从中心踢出去。研究人员没有想到会看到这样的安排,因为恒星是如此紧密,密度令人难以置信的球体,相对于太空的背景,通常不会受到移动的影响。相反,看到的是气体被推来推去,气体随后冷却,并在流出的过程中形成恒星。

虽然研究结论是从模拟星系形成、成长和演化到今天得出的,但实际上有相当多的观测证据表明,恒星是在从银河系中心流出到光晕的过程中形成。欧洲航天局盖亚卫星(GAIA)任务提供了银河系恒星的3-D速度图,与其他显示恒星密度和金属丰度的地图相比,可以看到与模拟中流出恒星产生结构类似的结构,在对比图中,欧洲航天局盖亚卫星任务提供了银河系恒星的3-D速度图。成熟、更重、富金属的恒星,如我们的太阳,以可预测的速度和轨迹围绕银河系中心旋转。

但是,可以看到低金属丰度恒星以相反的方向旋转,它们经历的聚变世代比太阳少。在星系的整个生命周期内,超新星气泡外流产生的恒星数量很少,约为2%。但在星系历史上恒星爆发事件蓬勃发展的部分,多达20%的恒星是以这种方式形成。目前有一些项目正在研究被认为是非常‘星爆’的星系,这些观测中的一些恒星看起来也很可疑,就像它们是从中心被抛射出来的。

博科园|研究/来自:加州大学尔湾分校

参考期刊《皇家天文学会月刊》

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