大量麥哲倫星雲流入銀河系,形成新的恆星

2020-12-03 科技領航人

圖註:一顆年輕的新星團,名為Price-Whelan 1(PW 1),位於我們銀河系郊區94,000光年外,是由數億年前相互作用的兩顆麥哲倫星雲彈出的物質形成的 。這個新的恆星關聯是麥哲倫雲碎片流產生的新恆星形成的第一個證據。在銀河系中,只有少數幾顆年輕的藍色新形成的恆星。到現在為止,幾乎所有這些都起源於我們星系盤中最近的恆星形成事件,這些事件是由我們的旋臂的密度波和冷氣體的崩塌所驅動。在銀河系的光環中,這種氣體更為瀰漫和更為熾熱,產生了錯誤的條件才能生出新星。

圖注可以通過此處顯示的顏色/大小圖表了解星星的生命周期。 隨著恆星群體的年齡增長,它們「關閉」了該圖,使我們能夠確定星團的年齡,而較舊的星團在一定時間後會失去所有藍星。由於歐空局的蓋亞(Gaia)衛星全天空覆蓋——旨在測量恆星的特性,如視差、天空運動中的運動、恆星顏色等——人類已經獲得了在大約10萬光年內測量超過10億顆恆星的能力。在幾乎整個銀河的範圍,當科學家用這個數據集來尋找新的藍色恆星時,他們獲得到了一個相當驚訝結果:94,000光年遠,在星系光環的外圍深處,發現了一個巨大的年輕恆星集合。

當您在星系的某一處發現密集的恆星集合時,認為它們很有可能都是一起形成的。被認可地檢查的方法是測量該恆星關聯中每顆恆星的大小(固有亮度)和顏色(與溫度直接相關)。如果星星在繪製所有恆星時與特定空間組成一條漂亮的弧線,以及最熱恆星耗盡燃料的關閉,這些恆星不僅有共同的起源,而且我們可以確定它們的年齡。

藉助歐洲空局蓋亞(Gaia)上的新穎技術,您不僅可以看到而且:

星星是否在相同的總體方向上一起移動,無論它們是彼此真正處於相同的距離還是只是在天空中對齊,以及其中的所有恆星是否與同一時間形成一致。值得注意的是,所有這些因素同時具備,這個新的星團確實是前所未有的發現。

圖註:天文學家在銀河系的郊區發現了一組年輕的恆星(藍色),使用來自歐空局的蓋亞任務的數據確定了它們在3D空間中的性質、位置和關聯。 科學家認為,這些恆星是由兩個麥哲倫星雲的矮星系物質形成的。由天文學家艾德裡安·普賴斯·惠蘭(Adrian Price-Whelan)和戴維·尼德弗(David Nidever)在美國天文學會上宣布,這顆名為Price-Whelan 1(PW 1)的新星具有以下特性:

它吸積了大約1200太陽質量的材料,形成於1.16億年前的一連串活動中,在銀河系光環的郊區,距我們94,000光年,並且在空間上遠離麥哲倫星雲的方向。銀河系和麥哲倫星系之間的引力相互作用將導致新恆星的形成也就不足為奇了。充滿氣體的天體之間的潮汐力通常會觸發新的恆星形成事件。

圖註:大麥哲倫星雲是上世紀最接近的超新星的所在地。這裡的粉紅色區域不是人造的,而是電離氫和活躍恆星形成的信號,很可能是由其與鄰近的小麥哲倫星雲和銀河系相互作用產生的引力相互作用和潮汐力觸發的。然而,非常令人驚訝的是,這些新恆星既不在麥哲倫星雲本身中,也不在尾隨其的氣體碎片流中。取而代之的是,它們比任何一個墜入的衛星星系都近70,000光年。從來沒有發現過一個新的恆星團簇出現在導致星系而不是落後於星系的氣流中。

但是有充分的理由相信,這些新星確實是由麥哲倫星雲中的氣體形成的,但是現在離銀河系更近,與雲層相反。因為我們可以看到大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲如何移動,以及它們在三維空間中的今天位置,所以我們可以重建它們過去的運動。

圖註:這一模擬顯示了麥哲倫星雲在過去的幾億年中如何相互作用,從而使它們升至當前位置。 以橙色和黃色顯示的氣體在前向和後向都被排出,其中先導氣體已經通過銀河系平面。根據包含這些星系中氣體的模擬,我們可以清楚地看到,它不僅產生尾流,而且還產生尾流。

根據模擬,這種主要的氣體流應該已經通過了銀河系的平面,在那裡我們的銀河系氣體最密集。這種流動氣體的存在,位置和歷史記錄不僅可以從模擬中獲得預期,而且實際上已經被直接檢測到並明確標出。

儘管與麥哲倫星雲中或麥哲倫星雲中發現的氣體相比,該氣體的前導流擴散得多,質量總體較低,但有三項觀測結果強烈表明這些新的銀河系恆星來自該氣體流。

圖註:在PW1星團中觀測到的恆星與形成歷史一致,形成歷史始於麥哲倫雲的主要氣體碎片流穿過銀河系的銀河平面。為了產生新的恆星,需要冷氣,並且在麥哲倫星雲中發現的氣體以及前,後流都很冷,而銀河系光環中的氣體卻很熱。可以測量恆星中重元素的豐度,而它們的金屬貧乏:大約是我們在典型的新銀河系恆星(如太陽)中發現的豐度的6%,但與我們在麥哲倫星雲中看到的豐度相當。新星團PW 1的位置與該前導碎片流的物理位置匹配。

圖註:新發現的 Price-Whelan 1 星團(藍點)相對於銀河系(白點)的位置的可視化。星團可能由大和小麥哲倫雲(紫色點)的材料形成。垂直綠線顯示太陽的位置。這個新的恆星團的發現——在質量、年齡和恆星類型(但不是元素豐度)方面與宿星相似——標誌著經過大約30年的搜索,恆星首次出現在麥哲倫流中。,麥哲倫流中的某處恆星首次出現。這些恆星很可能會存在,因為冷氣是形成新恆星的原因,在銀河系中發現的冷氣中約有95%來自麥哲倫星系。

與此相反,銀河系暈圈中的幾乎所有氣體都是熱的和擴散的,但不像以前想像的那樣擴散。 在恆星運動與碎片流中氣體的運動之間存在觀察到的偏移,這表明銀河系熱氣體電暈中存在大量的質量。如果事實證明這是真的,那麼它可能指向解決「缺失的重子」問題的方法:向我們展示由質子,中子和電子組成的暗物質的組分可能隱藏在哪裡。

圖註:我們的星系被認為嵌入了巨大的、漫射的暗物質光環中,這表明從太陽繫到附近的矮星系,周圍都有暗物質。這個光環由"暗重子"混合組成,它們代表高溫下的正常物質,以及構成星系總質量大多數(5/6)的非重子暗物質。在距我們94,000光年的距離上找到這些恆星也是一個令人驚訝的發現,因為較早的僅基於氣體的觀測表明該距離幾乎是其兩倍。但是,測量到恆星的距離要容易得多(不確定性要小得多),並且要可靠得多,這表明氣體可能比我們以前想像的要近。

這意味著來自麥哲倫星雲的氣體,至少是來自主流雲進入銀河系,比預期的要早得多地補充了可用於恆星形成的新物質的數量。這些來自恆星協會PW 1的新恆星與我們的銀河繫緊密相連,並將在整個生命周期中一直是我們銀河系的一部分。

圖註:向日葵星系,Messier 63,與我們自己的星系有些相似,但缺乏來自銀河系擁有的衛星星系的流入物質。這是一個進化的螺旋星系,最近沒有重大合併,只是比我們自己的螺旋星系更螺旋狀。不過,不僅僅是歐空局的蓋亞觀測到了這些新恆星,而且互補的觀測還能夠為我們提供有關該星團起源的更多信息。美國國家科學基金會的麥哲倫望遠鏡對地面的各個恆星進行了測量,發現與PW 1相關的最明亮,最藍的恆星不一定受到引力的束縛。它們似乎是一個正在分離或飛散的簇。

美國國家科學基金會的另一項地面儀器,即暗能量照相機,能夠以相同的距離和相同的運動測量其他恆星的存在,並告訴我們這確實是一個由許多不同質量和不同質量的恆星組成的年輕群體。同一年齡:1.16億年。我們可以確信,這些恆星是一次形成的,而不是由合併或任何其他「散亂的」過程形成的。

圖註:從地面望遠鏡上鑑定的PW1星團中其他恆星的色級圖清楚地顯示了大約1.16億年前一次形成的單個星團所期望的色量級關係的證據。這是與麥哲倫星雲有關的任何星系流形成新恆星的直接證據,它似乎是由已經通過銀河系平面的氣流產生的。可以想像的是,正是這樣的事件,從麥哲倫星雲中噴出的氣體通過銀河系的盤時,觸發了我們今天看到的新恆星的形成。

當您將所有這些信息放在一起時,會得出一個非凡的結論,即會改變我們認為當地銀河系社區正在演變的方式。新氣體已經從距離我們將近20萬光年的衛星星系匯入銀河系。這種氣體的重元素含量較低,但溫度較低,提供了約95%的冷氣體,適合於形成新的銀河星。這些附近的星系甚至還沒有遇到我們,並且由於它們,我們已經在形成新的恆星。

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