天文學新發現：矮星系能夠休眠數十億年，然後再次開始形成恆星

2020-08-12 博科園

矮星系在宇宙演化過程中如何維持新恆星的形成，這個問題長期以來一直困擾著天文學界。現在，一個國際研究小組發現，休眠的小矮星系可以在數十億年內緩慢積累氣體。當這種氣體在自身重量下突然坍塌時，新的恆星就能夠出現，這項新研究發現發表在《皇家天文學會月刊》上。宇宙中大約有2萬億個星系，而我們銀河系包含2000到4000億顆恆星。

而矮星系只包含數萬到數十億顆恆星，恆星是如何在這些微小的星系中形成，長期以來一直籠罩在神秘的陰影中。現在，瑞典隆德大學的一個研究小組已經證實：矮星系能夠休眠數十億年，然後再次開始形成恆星。隆德大學天體物理學家、該研究的帶頭人馬丁·雷(Martin Rey)說：據估計，這些矮星系大約在120億年前就停止形成恆星了，新研究表明，這可能是暫時的中斷。

通過高解析度的計算機模擬，研究證明矮星系中恆星的形成，是宇宙中新生恆星加熱和電離的結果。所謂白矮星（由正常大小恆星死亡時殘留的核心組成小而暗的恆星）的爆炸進一步有助於阻止矮小星系中的恆星形成過程。研究模擬顯示，矮星系能夠以氣體的形式積累燃料，最終凝聚並產生恆星。這解釋了在現有的暗矮星系中觀察到的恆星形成，這長期以來一直讓天文學家感到困惑。

天文學家在研究中使用的計算機模擬極其耗時：每次模擬需要長達兩個月的時間，需要相當於40臺筆記本電腦全天候運行。為了更好地解釋宇宙中最小星系中恆星形成背後的過程，這項研究工作正在繼續開發方法。通過加深對這個主題的理解，我們對天體物理過程的建模，如恆星爆炸，以及宇宙氣體的加熱和冷卻都有了新的見解。

此外，進一步的研究工作正在進行中，以預測宇宙中有多少這樣的恆星形成矮星系，並可能被天文望遠鏡發現。利用宇宙學高解析度(⁠3pc⁠)流體力學模擬，研究了低質量矮星系(⁠10 5≤M⋆≤10^6m⊙⁠)恆星形成的調控機制。宇宙再電離在模擬的所有矮星中都會熄滅恆星的形成，但三個最終動力學質量為3×10^9m⊙的星系隨後能夠通過緩慢吸積氣體來補充星際介質。

其中兩個星系以10−5M⊙yr−1⁠的平均速率重新點燃並維持恆星形成直到今天，這讓人高度想起已觀測到的低質量恆星形成矮星不規則現象，如獅子座T。由於恆星風和Ia型超新星的殘餘反饋，恆星形成的恢復被推遲了數十億年；即使在z=0，第三個星系仍然處於暫時的平衡狀態，氣體含量很高，但沒有任何正在形成的恆星。反饋和質量積累之間的相互作用，產生了低質量矮星系的恆星年齡和氣體含量多樣性。

博科園｜研究/來自：皇家天文學會

參考期刊《皇家天文學會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa1640

博科園｜科學、科技、科研、科普

相關焦點

  • 最小的星系中恆星如何形成
    在整個宇宙過程中，小小的矮星系如何維持了新恆星的形成這個問題長期困擾著天文學家。由瑞典隆德大學（Lund University）領導的國際研究小組發現，休眠的小星系可以在數十億年的時間裡緩慢積聚氣體。當這種氣體在自身重量的作用下突然坍塌時，就會產生新的恆星。
  • 如何區分恆星和棕矮星?什麼時候恆星不是恆星?
    Serge Dieterich領導的新研究，區分恆星和棕矮星的界線可能很快就會變得清晰。發表在《天體物理學》上的研究小組發現表明，棕矮星的質量可能比天文學家先前認為的要大。要想發出明亮的光，恆星需要從內部深處氫原子的聚變中獲得能量。如果過小，氫就無法聚變，所以這個物體會冷卻，變暗，變成褐矮星。許多研究人員正試圖確定這條分界線兩邊物體的質量、溫度和亮度。
  • 繞白矮星旋轉的巨行星首次發現，證明大質量行星可在恆星塌縮後繼續「生存」
    圖源：《自然》在線版英國《自然》雜誌16日公開一項天文學最新發現：美國科學家團隊首次公布了一顆木星大小的行星繞白矮星旋轉的證據。這一發現為一種理論提供了堅實依據，即大質量行星能夠在白矮星形成期間遷移到附近軌道，並繼續「生存」下去。雖然科學家一直有所猜測，一些白矮星的軌道上可能會存在行星，但長久以來，人類從未在此探測到完整的行星。
  • 繞白矮星旋轉的巨行星首次發現
    2020-09-17 07:28:32 來源：科技日報繞白矮星旋轉的巨行星首次發現證明大質量行星可在恆星塌縮後繼續「生存」科技日報北京9月16日電 （記者張夢然）英國《自然》雜誌16日公開一項天文學最新發現
  • 繞白矮星旋轉的巨行星首次發現
    英國《自然》雜誌16日公開一項天文學最新發現：美國科學家團隊首次公布了一顆木星大小的行星繞白矮星旋轉的證據。這一發現為一種理論提供了堅實依據，即大質量行星能夠在白矮星形成期間遷移到附近軌道，並繼續「生存」下去。
  • 什麼時候恆星不是恆星?如何區分恆星和棕矮星?
    由於卡內基Serge Dieterich領導的新研究，區分恆星和棕矮星的界線可能很快就會變得清晰。發表在《天體物理學》上的研究小組發現表明，棕矮星的質量可能比天文學家先前認為的要大。要想發出明亮的光，恆星需要從內部深處氫原子的聚變中獲得能量。如果過小，氫就無法聚變，所以這個物體會冷卻，變暗，變成褐矮星。許多研究人員正試圖確定這條分界線兩邊物體的質量、溫度和亮度。
  • 首次發現行星繞死亡恆星穩定運行，科學家醒悟：地球或能擺脫宿命
    研究合著者，物理學助理教授伊恩·克羅斯菲爾德（Ian Crossfield）說：「我們認為，這顆恆星死於大約60億年前，並變成了白矮星-直到很久以前，太陽，地球和太陽系還沒有形成。」堪薩斯大學的天文學和電子郵件。
  • 棕矮星形成方式類似年輕恆星
    介於恆星與行星之間的天體「棕矮星」，其亮度低，不易觀測，天文學家一直對它的形成方式爭論不休。現在臺灣「中研院」研究團隊與美國學者合作，揭示了「棕矮星」形成的關鍵。
  • 系外行星的發現模糊了大行星和小恆星之間的界線
    發現另一個系外行星已不再是新聞。自從1995年發現第一顆恆星以來，現在已經發現了圍繞其他恆星的4000多個行星。天文學家早就懷疑或至少希望，恆星系統中的行星似乎無處不在，而且在我們的恆星中，行星可能比恆星更多星系。
  • 科學家首次利用射電觀測發現褐矮星—新聞—科學網
    歐洲低頻率陣列（LOFAR）射電望遠鏡、雙子星天文臺和美國宇航局的紅外望遠鏡（IRTF）合作，首次利用其無線電波長發射直接發現了一顆冷棕矮星這個結果不僅為未來發現褐矮星鋪平了道路，而且邁出了將射電天文學應用到系外行星領域的重要一步。 天文學家第一次利用這些望遠鏡的觀測結果，發現並描述了一顆冷褐矮星的特徵。這顆被命名為BDR J1750+3809的星體，是第一個通過無線電觀測發現的亞恆星——迄今為止，褐矮星已經在大規模的紅外和光學探測中被發現。
  • 「超大質量」白矮星的發現表明由兩顆恆星合併成一顆
    天文學家發現了一顆白矮星，它曾是兩顆恆星，這兩顆恆星約在13億年前合併成了一顆，最終形成的恆星名叫WDJ0551+4135，距地球約150光年距離。 白矮星是像太陽這樣的恆星在演化末期的狀態。一旦它們消耗自身的核燃料，便開始拋出外層物質。
  • 人馬座矮星系正在毀滅，它將融入銀河系，人類或能見證這奇妙一刻
    不過後來天文學家發現它運行的軌跡仍然非常的有規律，而且內部的核心雖然看起來鬆散，但是卻仍然被緊密的凝聚在一起，這意味著，雖然它一直都受到來自於銀河系核心的潮汐力作用，但是並沒有被剝離出去，這讓天文學家懷疑，在人馬座矮星系的內部，可能存在著大量的暗物質，它們一直在幫助著人馬座矮星系和銀河系展開抗衡，這場拉鋸戰也才持續了數十億年的時間。
  • 人馬座矮星系正在毀滅,它將融入銀河系,人類或能見證這奇妙一刻
    不過後來天文學家發現它運行的軌跡仍然非常的有規律，而且內部的核心雖然看起來鬆散，但是卻仍然被緊密的凝聚在一起，這意味著，雖然它一直都受到來自於銀河系核心的潮汐力作用，但是並沒有被剝離出去，這讓天文學家懷疑，在人馬座矮星系的內部，可能存在著大量的暗物質，它們一直在幫助著人馬座矮星系和銀河系展開抗衡，這場拉鋸戰也才持續了數十億年的時間。
  • 恆星除了星雲和黑洞,還有可能變成黑矮星,宇宙中有黑矮星嗎?
    宇宙中很可能還沒有黑矮星的存在，這是為什麼呢？我們在晚上望向星空時，看到的星星大多都是恆星，為什麼說大多呢？因為太陽系的其他行星有時候也會在天空中出現，並且混入其中。除了太陽系的行星，所有的系外行星都是肉眼無法看見的天體，因為他們沒有自主發光的能力。
  • 橙矮星——人類的未來?
    我已經看到許多了天文學家們對於什麼樣的恆星能為類地生命提供適宜的條件重燃興趣。這些恆星提供的環境使得類地生命能夠在他們所在的行星的宜居帶生存發展。比如在Trappist – 1星系和比鄰B系外星系中的行星，這些行星都是圍繞著M型紅矮星公轉的。
  • 行星的上限設定為木星質量的4至10倍,行星將被新定義?
    最大行星的新定義？現在，科學家們知道大行星停在哪裡，小棕矮星開始在哪裡-這一發現重新定義了「行星」一詞。現在，科學家們知道大行星停在哪裡，小棕矮星開始在哪裡-這一發現重新定義了「行星」一詞。儘管結果不會對我們太陽系中的任何行星進行重新分類，但它們確實對巨型系外行星和褐矮星的形成有廣泛的影響。要發現大行星和棕矮星之間的分界線，有助於尋找兩個物體之間的根本差異。儘管它們看起來相似，但許多科學家推測它們的形成方式完全不同。
  • 天文學,不止看星星那麼簡單
    最後，運行這個程序「數百萬年」來看它最終會呈現什麼結果。現有的模擬太陽系演變程序得出的「太陽系統」跟我們的很像：太陽位於中心，類地行星接近太陽，大型氣體行星離得較遠。這個模型告訴我們，由於引力力，氣體雲團壓縮，在原太陽周圍形成平坦的圓碟狀，然後其中的氣體慢慢凝聚成小塊固體，固體逐漸積累，變為行星。說得好像我們已經搞清楚了全部事情—並沒有。
  • 偶然的觀察發現因為一顆太暗而看不見恆星
    ，我們能夠了解它的一切，」加州理工學院博士後學者、合著者普澤梅克·莫羅茲補充道。這個新世界的存在，僅僅在一個晚上就從這顆恆星亮度的一個小光點中顯現出來了，但我們可能再也無法看到它了即使用同樣的方法。關於引力微透鏡這聽起來很戲劇性，但引力微透鏡依賴於一次性的機遇來發現系外行星。
  • 新發現的行星像水星一樣炙熱,金屬和密度
    它發現自己離它的主恆星非常近(0.012 AU，大約是地球和太陽之間距離的百分之一)，它本身就是室女星座中一個中等大小的活躍的K矮星。K2-229b每14小時繞這顆星運行一周。在法國的埃克斯-馬賽大學的研究人員帶領下，沃裡克大學天文和天體物理小組的大衛·阿姆斯特朗博士和他的同事們在第一個例子中獨立地探測到了這顆行星。
  • 數十億年前的宇宙碰撞是太陽系誕生的「鑰匙」?
    人馬座矮球狀星系該人馬座矮球狀星繫於1994年被發現，當時天文學家認為它是離銀河系最近的矮星系，目前距離地球約70000光年，它以繞銀河系的環形極地軌道運行。2018年，蓋亞數據顯示，人馬座矮球狀星系在過去3至9億年中穿過銀河系，蓋亞在銀河系中發現了一個恆星運動的模式，這就說明了人馬座矮球狀星系已經多次穿過我們的星系了。而一項新的研究表明，大約47億年前，在它穿過銀河系的一個軌道上，它可能產生了擾動，直接導致了我們太陽系的誕生。這是在2014年7月至2016年5月期間，歐空局蓋亞任務觀測到的恆星密度全天圖。