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橢圓星系是從中心區開始「死透」

蘇黎世聯邦理工學院(Eidgenössische Technische Hochschule Zürich,ETH Zürich或ETHZ)天文學家Sandro Tacchella利用哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope,HST)和歐南天文台(ESO)超大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)進行觀測,天文學家首度發現在大霹靂後約30億年的時期,星系的外圍區域仍在進行造星工作,但中心區域卻已經停工了。從這個情形看來,星系內的恆星形成現象似乎是從核心開始,並向外擴散,直到整個星系的恆星形成現象都停止,那麼這個星系就完全變成一個死寂的世界。

Galaxies die from the inside out

橢圓星系因其外型而得名。現今宇宙中到處可見的大質量橢圓星系,其中心區域內的恆星密度和質量都是我們銀河系中心區的10倍以上;事實上,這些橢圓星系含有的恆星數量約佔了宇宙誕生至今曾製造過的總恆星數量的半數,相當驚人。這些橢圓星系基本上都呈現紅色,星系內的恆星成員基本上都是年老的古老恆星,缺乏年輕的藍色恆星,星系內已經沒有新的恆星形成活動,星系內一片死寂。由橢圓星系內的紅色恆星的大致年齡,天文學家認為它們的宿主星系大約在100億年前就已經停止製造新恆星。然而,這個停工的時間點卻恰好處在宇宙中恆星形成活動的最高峰,當時許多星系都仍在大量製造新恆星,恆星誕生率約為現今的20倍左右。

credit:wiki

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天文物理學家早就想知道:既然橢圓星系的恆星形成活動也曾一度非常盛行,那麼最後到底是如何平息到如今幾乎死寂的狀態?

Tacchella等人研究22個質量各不相同的星系,年齡則約在大霹靂後30億年左右。利用哈伯的3號廣角相機(Wide Field Camera 3,WFC3),以近紅外波段進行觀測,可呈現老一點的恆星在恆星形成活動劇烈的星系內的空間分布狀況。此外,在自適應光學系統的輔助下,利用位在智利的VLT加上SINFONI儀器,可精確呈現哪裡有大量新恆星。將這兩種觀測結果綜合之後,便可呈現最詳盡的星系中各星族分布狀態的細節。

根據他們的研究結果,他們樣本中絕大部分的大質量星系在外圍區域的新恆星誕生率一直都非常穩定,但在稠密的中心區,恆星形成活動卻已經停止了。這證明大質量星系停止恆星形成的工作是由內而外的。這個發現解決了爭議許久的抑制恆星誕生的相關機制問題。

其中一種理論認為由於星系中心大質量黑洞在吞噬物質過程中所釋出的大量能量,將造星材料沖散,以致於無法誕生新恆星。另一種理論認為新鮮氣體停止繼續流入星系內,導致造星材料貧乏,無法誕生新恆星。當然還有其他不同的理論,不過從橢圓星系的恆星誕生活動是從中心而後逐漸向外停止的觀測結果看來,第一種理論似乎比較佔有優勢。這對瞭解宇宙是如何演變成如今我們所見模樣而言,是個非常關鍵的進展。

資料來源:

本文轉載自網路天文館

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