08.23 銀河系“死”過一次?恆星記錄了銀河系的再生?

銀河系以前曾經死亡過一次,而我們現在正處於被認為是它的第二次生命。由日本東北大學的Masafumi Noguchi進行的計算揭示了此前未知的關於銀河系的細節,其研究發表在《自然》上。銀河系中的恆星通過不同機制在兩個不同的時代形成,其間有一段漫長的休眠時期,也就是恆星形成停止的時候。我們的家鄉銀河系的歷史比最初想象的要戲劇化。

銀河系“死”過一次?恆星記錄了銀河系的再生?

博科園-科學科普:在計算銀河系100億年的演化過程時,Masafumi Noguchi包括了“冷流吸積”的概念,這是由希伯來大學(Avishai Dekel)及其同事提出的一個新概念。它描述了星系在形成過程中如何收集周圍的氣體。儘管Yuval Birnboim(希伯來大學)和他的同事們建議對質量更大星系進行兩階段的形成,Masafumi Noguchi已經證實了同樣的觀點也適用於我們的銀河系。

銀河系“死”過一次?恆星記錄了銀河系的再生?

這是銀河系恆星形成的兩個階段的示意圖,在上面的插圖中,藍色(冷)和紅色(熱)表示氣體。底部面板的顏色圖顯示了模型計算出的恆星元素組成分佈,紫色線表示氣體的元素組成如何隨時間變化。覆蓋的輪廓顯示了遠地點觀測到太陽鄰居恆星的分佈。遠地點是位於新墨西哥州阿帕奇點天文臺的阿爾弗雷德·p·斯隆基金會(Alfred P. Sloan Foundation)的2.5米望遠鏡上的一個光譜設備。圖片:M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), reproduced with permission © ESO

銀河系的歷史被銘刻在恆星的元素組成中,因為恆星繼承了它們形成時的氣體成分,恆星“記憶”了它們形成時的氣體元素丰度。太陽附近有兩組不同成分的恆星。一組富含α-elements如氧、鎂和硅,另一種含有大量的鐵。Misha Haywood(巴黎天文臺)及其同事最近的觀察發現,這種現象在銀河系的一大片區域普遍存在。這種二分法的起源尚不清楚,Masafumi Noguchi是模型為這個長期存在的謎題提供了答案。

銀河系“死”過一次?恆星記錄了銀河系的再生?

Masafumi Noguchi對銀河系歷史的描述始於冷氣流流入星系(冷氣流吸積)和恆星形成時。在此期間釋放出來的氣體迅速開始積累α-elements短暫的II型超新星爆炸,因此這些第一代恆星α-elements豐富。70億年前,當衝擊波出現並將氣體加熱到高溫時,氣體停止流入星系,恆星停止形成。長週期Ia型超新星在此期間的延遲爆炸將鐵注入到氣體中並改變其原有元素的組成。

銀河系“死”過一次?恆星記錄了銀河系的再生?

對銀河系三個不同區域的模型預測,等高線是從遠地點觀測到的。圖片:M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), reproduced with permission © ESO

當氣體通過輻射冷卻時,它在50億年前就開始迴流回星系(冷卻流),使第二代富含鐵的恆星,包括我們的太陽。據本傑明·威廉姆斯(華盛頓大學)和同事說:我們的鄰居星系仙女座也在兩個不同的時代形成了恆星。Masafumi Noguchi的模型預測,像銀河系和仙女座星系這樣的巨大螺旋星系在恆星形成過程中經歷了一個間隙,而較小的星系則不斷地形成恆星。模型預計未來對鄰近星系的觀測可能會改變我們對星系形成的看法。

博科園-科學科普|參考期刊文獻 :《Nature》|研究/來自:東北大學,DOI: 10.1038/s41586-018-0329-2

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