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星系生命力取決於能不能回收氣體再利用

天文學家分析哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)、和位在夏威夷的凱克望遠鏡(Keck)、智利的麥哲倫望遠鏡(Magellan)等的光譜儀器所觀測的銀河系和其他40幾個星系的資料,發現星系會持續回收大量氫氣和重元素,讓星系的燃料庫得以持續補充,進而使星系能製造新恆星的年限延長了10億年以上。相關的3篇論文都發表在2011年11月18日出刊的科學(Science)期刊中。

天文學家相信星系的顏色和形狀受制於星系周圍的銀暈(halo )中的氣體流進流出的影響。這3篇論文,就是用3種不同的觀點來探索星系中的氣體回收狀況。

經由哈柏的COS(Cosmic Origins Spectrograph )光譜觀測,天文學家發現銀河系周圍巨大的銀暈有大量雲氣落往銀河系,使得銀河系中的恆星形成持續進行,每年至少可新增一顆新恆星。這些熱氫氣雲距離銀河盤面約20,000光年以內,所含有的物質可以形成約1億顆的太陽。其中有些氣體是回收物質,透過恆星形成或新星、超新星爆炸的能量,將元素種類豐富的氣體送回銀暈中。

COS觀測資料也顯示許多恆星形成相當活躍的星系周圍都擁有龐大的熱氣體暈。這些氣體暈富含重元素,從可見的星系盤面邊緣向外延伸了450,000光年遠。COS資料顯示其中一個星系的氣體暈總質量高達10億倍太陽質量,相當於星系盤面中恆星間的物質總量,而這個龐大氣體暈中約1000萬倍太陽質量的物質居然都是氧。在星系以外很遠的地方還發現有這麼多重元素物質,讓天文學家相當驚訝。在這類星系中,若有這麼大量的重元素被放逐到離星系盤面這個新恆星主要製造廠很遠的銀暈中,則必須藉由重元素才能形成的行星、生命等等,都必須延後了。

此外,研究學者也發現:在停止形成新恆星的星系中相當缺乏氣體。這些星系在回收氣體的過程中,點燃一陣猛烈而快速的恆星形成過程,一不小心就把剩餘的氣體給推離星系,後繼乏力的結果,當然就無法再繼續形成新恆星了。從哈柏資料,天文學家估算出:當一個星系的恆星誕生率高達每年100顆太陽質量的話,就可將溫度高達200萬度的氣體以每小時360萬公里的速度趕離到星系際空間中;這個速度已足以讓氣體永遠逃離星系重力場,不再加入資源回收的行列。所以,驅離星系際氣體,或拉攏星系際氣體,決定了一個星系的命運。

雖然天文學家早已知道星系會產生所謂的星系風,不過卻不知到這些熾熱氣體會向外延展到離星系這麼遠的地方,也不知道逃跑的氣體質量會如此之多。有些熱氣體移動速度比較慢,可以被星系重力場捕捉回來而重複使用。當氣體含量豐富的螺旋星系一旦停止新恆星製造工作時,就可能會逐漸演化成橢圓星系。

資料來源:

  1. KECK, MAGELLAN & HUBBLE TELESCOPES FIND GALACTIC RECYCLERS
  2. NASA’s Hubble Confirms that Galaxies Are the Ultimate Recyclers[2011.11.17]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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