新的恆星從哪來？科學家們給出了解答

2020-08-28 天文在線

銀河系光環上散落的那些恆星也許有著不一般的身世： 它們可能正是來自銀河系。

根據一項新的計算機模擬推算，銀河系圓盤就像個瘋廚子，甩出麵粉雞蛋和黃油，這些都是恆星物質。不過甩出來的這些配料剛好聚合在一起逐漸形成新的恆星，它們在圍繞星系的光環中循環往復。

來自FIRE-2項目模擬出來的星系圖像展示了一個平鋪20萬光年的物體。這些年輕藍星的羽狀物由氣體生成，一開始圍繞銀盤旋轉然後被超新星爆炸影響而呈放射狀向外飛散。

來自加州大學歐文分校的餘思傑與他的同事在英國皇家天文學會月報上發表了一篇文章，內容關於一些非同尋常的真實模擬項目，它們完全符合上面提到的這一個假想。他們認為銀河系中有相當一部分恆星光暈有著一個讓人意想不到的起源：星系本身。

銀盤和銀暈

大多數銀河系的恆星都圍繞著銀盤中心和中心凸起區域旋轉，這些凸起組成了銀河系最可見的部分。而圍繞銀盤旋轉的所有物體中，有一小部分恆星也有著繞中心旋轉的軌道，軌道大致呈球形，但遠不是正圓。在這個恆星光暈之外，大多數恆星的軌道被拉長並以高速運行，以極高的速度放射狀向外移動，逐漸遠離銀河系中心。

天文學家們一致認為這些大多數的恆星都是由矮星系落入銀河系形成的。我們的星繫緊緊拉住這些星群，像拉絲的太妃糖一樣，它們被拉扯出一串長長的由星星組成的細絲。

但是天文學家們認為一些恆星可能就是在銀暈內原點處形成的。如果矮星系會落進銀河那麼氣體星雲同樣有可能。而當氣體星雲穿過銀暈時它可能被壓縮，由此引發一系列重力坍縮的連鎖反應而最終形成點點恆星。

餘教授和同事的研究結果恰恰與此觀點相反。他們提出疑問：如果星雲不是從外部墜入銀河系而正是從銀河系內部來的呢？

FIRE項目和ICE項目

餘思傑研究了六個類銀河星系，它們都是由外號「拿鐵咖啡套件」的設備生成的，而這組套件是真實環境2模擬器反饋（FIRE2）系統的一組子設備，它能在不可預期的細節條件下複製再生星系的形成和演化，並解釋比如因風力釋放出新生恆星和超新星爆炸噴射出的氣體奔流的反饋效應。

追蹤研究六個星系過程中，研究人員追溯了單個恆星的時間，發現5%到40%散落在光暈上的恆星起源於星系中心的氣體噴射。星系規模的外流催生了一輪又一輪的超新星爆炸，它們在去往星系外圍的半路被壓縮形成恆星。

恆星形成時的外流清晰可見： 在其中一個模擬星系，一個緊密的氣體雲起初作為銀盤的一部分在旋轉，歷時4000多萬年，風捲殘雲清理外流後開始形成新的藍星。

由FIRE-2模擬器捕捉到的可視化外流，左圖上可以看到星光（藍色部分是初生的恆星；褐色部分是阻擋星光的塵埃），右圖是電離氣體。

模仿和檢查

儘管對於眾多其他星系而言，「超星風」被太空人視作最直接證據，比如M82星系。但是在銀河系內出現同樣信號卻有不一樣的解讀。

歐洲太空總署的蓋亞衛星捕捉到一些數據是關於證實外流區域衛星形成的蛛絲馬跡，而在銀河系有超過十億顆恆星是以這種方式形成的。結合其他星系的地圖數據來看，天文學家們能夠深入研究銀河系的過往。比如恆星的化學豐度能夠解釋它的出生年代：因為越新的恆星越多的包含比氫和氦更重的元素，而老一些的則幾乎沒有重元素。在結合蓋亞的恆星運動以及這些恆星化學豐度的星圖上，餘教授說「我們可以在計算機模擬中看到和外流恆星產生的相似的結構」。

但是測量暈星很難，並且沒有確鑿的證據。阿米娜·海爾米（荷蘭格羅寧根大學教授）她並沒有參與這項研究，但反駁說：「我認為我們需要更多的數據來識別這樣的恆星，特別是遙遠暈星的化學豐度。」不過我們有了這樣的預測模擬器天文學家們會更清楚該尋找什麼。

作者:

FY: Patrick

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