哈勃攜帶的COSMOS探測器爲科學家解決了一個“淬滅”星系如何成長的神祕問題。“淬火星系”、或“熄滅星系”指的是宇宙中失去、或關閉了製造恆星能力的星系,一些星系在演變的進程中不能產生新的恆星,好像某個人在生命歷程中失去了生育能力。在“淬火星系”中,恆星的“夢工廠”停止了生產 。遙遠過去的“淬滅星系”體積和質量更小一些,今日的“淬滅星系”體積和質量更大一些,有一個讓讓天文學家困惑不解的問題,“淬火星系”失去了製造新恆星的能力,它們如何從過去小的體量成長爲今日大的體量?

淬火星系在碰撞與合併中“做強做大”

(圖片顯示了20幅的淬火星系、或淬滅星系,它指的是不能形成新恆星的星系。哈勃的COSMOS探測器提供了圖片資料,每一個淬火星系由框架中心的十字絲進行定位。)

一個天文團隊查看和分析了哈勃望遠鏡收集的大量數據,他們對“淬火星系”成長的迷題提出令人震驚、卻簡明易懂的答案。附近的和遙遠的小體量淬火星系之所以長成大體量的淬火星系,這是因爲淬火星系之間發生了碰撞與合併。“淬火星系”失去了製造恆星的動力源泉,星系“體格”、或“個頭”的生長似乎停止下來,然而,通過引力的相互作用,淬火星系發生了碰撞與合併,大的淬火星系和大約比它們的質量小5到10倍的淬火星系發生碰撞,兩個淬火星系合併成一個更大的淬火星系,它們之間的碰撞與合併不一定會一次完成,合併星系的周圍存在許多小的淬火星系,小的淬火星系羣的存在爲大的淬火星系的形成創造了條件。

淬火星系在碰撞與合併中“做強做大”

天文學家直到最近才探測到充分數量的淬火星系,他們使用了哈勃望遠鏡的觀測資料,在宇宙過去80億年的歷史中,淬火星系的數量和位置在太空的一些區域有特定的分佈。他們發現淬火星系沒有停止生長,它們的體型和質量不斷變大,長期以來,這是星系演變的最大謎題之一。瑞士蘇黎世理工學院的瑪賽拉·卡洛羅和加州理工學院的尼克·斯克威爾組成了一支科學小組,他們探討了淬火星系“從小變大”的課題。沒有一幅歷史上天文照片在大小和清晰度方面達到了哈勃的COSMOS探測器的水準,高清晰度、大尺度的照片對大數量星系的研究很有幫助。

淬火星系在碰撞與合併中“做強做大”

科學團隊除了使用哈勃的COSMOS拍攝的圖片,還使用了其它望遠鏡收集的的資料,其中包括加拿大、法國、美國夏威夷望遠鏡和日本的斯巴魯望遠鏡,它們都架設在天文觀測條件優越的夏威夷。用多臺望遠鏡觀測了較大的天空範圍,大約相當於9個滿月的月亮覆蓋的天空區域,他們觀測的宇宙年齡相當於目前宇宙年齡的一半多。在大約80億年以前,淬火星系小而緊湊,沒有“發胖”的痕跡,小的星系到了“熄滅”和“淬火”的階段,它們的大多數很好地保持了“身材”,而當小的淬火星系之間發生碰撞與合併時,它們的“體格”發生了根本性的變化,小的淬滅的星系“與時俱進”它們的“身材”逐漸“發胖”,通過相互組合將“體格”變得越來越大。

淬火星系在碰撞與合併中“做強做大”

蘇黎世理工學院的西蒙·莉莉和意大利帕多瓦天文臺的愛唯歐·雷茲利對淬火星系的“茁壯成長”進行了生動形象的解釋,好像一個城市中心公寓的面積增加了,公寓樓居住面積的擴大不是因爲在老的公寓樓內騰出了新的房間,比如:將會議室改成公寓房,在公寓樓的樓頂加蓋一層,而是由於建造了新的、更大的公寓樓,好像在老城的周圍開發了新城,公寓樓總面積的增加不是改造了“存量房”,而是新造了“增量房”。不是個別的小星系在成長,這看起來是一種表象,而是小的淬火星系合併爲大的淬火星系,更大的淬火星系合併了更多的淬火星系。

淬火星系在碰撞與合併中“做強做大”

淬火星系在過去的80億年發生了碰撞與合併,這是很多星系演化的祕密,早期宇宙的一些活躍恆星形成了小的星系,同樣,淬火星系在宇宙早期是一些小的星系。加州理工學院的皮特·卡帕克相信,哈勃攜帶的COSMOS探測器收集了簡明而優質的觀測數據,科學家在過去的條件下難以實施對非常大數量星系的觀測和數據分析,科學團隊提出了簡潔、明確的方案,他們在複雜的星系表象中找到了問題的本質,他們將題爲“探討淬火星系的總體尺度在演變過程中不斷增大的原因”的論文發表在《天體物理學》雜誌上。歐洲航天局和美國航天局聯合開發了哈勃太空望遠鏡項目。國際科學團隊的成員主要來自於瑞士的蘇黎世理工學院(ETH)、意大利的帕多瓦天文臺、加州理工學院的斯皮策科學中心、法國的馬賽天體物理學實驗室、加州大學和夏威夷大學、日本的愛媛大學。

淬火星系在碰撞與合併中“做強做大”




(編譯:2013-8-5)

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