04.26 如何確定星系的年齡?它們的形狀是關鍵

如何確定星系的年齡?它們的形狀是關鍵

古老的星系

星系有各種各樣的形狀,從螺旋形的風車狀,到扁平的薄煎餅狀,再到圓形的球狀。現在,天體物理學家發現這些形狀可能揭示了星系年齡的線索,這一發現反過來又能讓我們對星系的形成和演化產生深刻見解。

先前的研究表明,星系的三維形狀可能存在瞭解其歷史的重要暗示。例如,先前的計算機模擬顯示,當星系碰撞時,富含氣體的星系合併會產生更圓形狀的新星系。

為了闡明星系形狀與其形成和演化之間的聯繫,研究人員梳理了澳大利亞賽丁泉天文臺英澳望遠鏡的數據。悉尼大學的天體物理學家Jesse van de Sande表示,在過去的幾年中,他們收集了超過上千個,百倍質量範圍的星系的三維測量數據。他和同事剛剛在《自然天文學》(Nature Astronomy)雜誌上發表了發現結果。

如何確定星系的年齡?它們的形狀是關鍵

星系

直接測量一個遙遠星系的三維形狀是不可能的,最好的情況下,天文學家也只能看到一個遙遠星系的二維圖像。然而,科學家可以通過分析其恆星的運動來推斷星系的三維形狀。van de Sande表示幾乎所有的星系基本上都是“被壓扁的球體”, 星系中的恆星越年輕,星系就越扁。星系中新出現的恆星在薄的扁平圓盤中開始了生命旅程。年長的恆星大多在大的膨脹星系中。人們可以通過恆星的顏色粗略地估計其年齡,年輕的藍色恆星變老後顏色會變紅。

顏色是我們衡量一個星系年齡的方法。

科學家們早就知道形狀和年齡在非常極端的星系中是有關係的,即非常平坦的星系和非常圓的星系。但這是第一次證明它適用於所有類型星系的形狀,年齡,質量。這還包括像銀河系這樣的風車形星系,既有蓬鬆的中心,也有扁平的圓盤。研究人員也發現,朝向中心的圓形區域中存在較老的恆星,而圓盤旋臂上的恆星則更年輕。

星系的形狀和年齡並沒有明顯的聯繫,所以現在新發現的關係是令人驚訝的並且可能指向一種深層的潛在關係。然而,這一聯繫仍不確定。現在所有的星系都是平的,隨著時間推移會變得更圓嗎?或者是早期宇宙中出現的星系是圓的,而後來宇宙中的星系則是平的?

如何確定星系的年齡?它們的形狀是關鍵

星系

一種可能性是,一個星系中新形成的恆星坐落在薄圓盤上。它們以一種有序的方式在圓盤上移動,就像賽車在跑道上一樣。然而,隨著星系的老化,它可能會經歷一些災難性的事件,比如與其他星系的碰撞,這些事件擾亂了恆星運動。這個星系變得不那麼像一個滿是汽車的賽道,更像是一群蜜蜂。基本上,它變成了各個方向上都存在恆星的巨大蓬鬆狀。

蘇格蘭聖安德魯斯大學的天體物理學家Anne-Marie Weijmans表示,科學家可以分析早期宇宙中的星系來觀察年齡和形狀之間的關係。然而,那個宇宙時代的光很難看見,推斷不出這些古老星系的三維形狀,科學家們不得不依賴於那些扭曲時空結構,像鏡頭一樣的干預星系的強大引力場。

未來的研究還可以檢測共享相似特性的星系群。在那種情況下,形狀和年齡之間的關係,是否符合我們對這些特定類型的星系演化的想法?是否有例外或異常情況,如果有,我們能理解原因嗎?未來發展狀態可能會有更多關於星系的發現。


分享到:


相關文章: