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NASA哈勃太空望远镜发现早期宇宙的“窗口”

作者:cnBeta

根据两项新研究,天文学家发现螺旋形的恒星可能在附近的恒星“育儿室”中为恒星的形成提供能量。恒星是“雕琢宇宙的机器”,然而研究人员仍然不完全了解它们是如何形成的。科学家们转向了小麦哲伦星系,以了解在宇宙历史早期发生的疯狂的“婴儿潮”。

NASA哈勃太空望远镜发现早期宇宙的“窗口”

两项独立的研究--第一项使用哈勃太空望远镜,第二项使用欧洲南方天文台的甚大望远镜--最近得出了相同的结论。这两个独立的研究小组使用不同的技术,发现年轻的恒星螺旋式地进入小麦哲伦星系中一个名为NGC 346的巨大星团的中心。天体物理学家说,这种气体和恒星的河流式运动是推动恒星诞生的一种有效方式。这些研究小组的结果表明,小麦哲伦星系中的恒星形成过程与我们的银河系中的过程相似。

螺旋在自然界中很普遍--从飓风的漩涡,到新生恒星周围的针轮状原行星盘,再到我们宇宙中的螺旋星系的广阔领域。现在,天文学家们困惑地发现,年轻的恒星正螺旋式地进入小麦哲伦星系中一个巨大的星团中心。在这个被称为NGC 346的巨大的、形状怪异的恒星“育儿室”中,螺旋的外臂可能在气体和恒星的河流般的运动中为恒星的形成提供能量。科学家们说,这是一种促进恒星诞生的有效方式。

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小麦哲伦星系的化学成分比银河系更简单。这使得它类似于在年轻的宇宙中发现的星系,当时较重的元素比较稀少。正因为如此,小麦哲伦星系中的恒星燃烧得更热,因此比我们的银河系更快地耗尽了它们的“燃料”。

尽管小麦哲伦星系可以作为早期宇宙的代表,但它也是我们最近的星系邻居之一,距离我们只有20万光年。

发现小麦哲伦星系中的恒星是如何形成的提供了一个新的转折点,即在宇宙历史的早期,当宇宙在大爆炸后大约20到30亿年经历"婴儿潮"时(宇宙现在有138亿年的历史),可能发生了恒星诞生的“暴风雨”。

根据新的发现,那里的恒星形成过程与我们的银河系相似。NGC 346拥有5万个太阳的质量,尽管其直径只有150光年。它有趣的形状和快速的恒星形成速度使天文学家们感到困惑。它需要美国宇航局的哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台的甚大望远镜的联合力量来解开这个看起来神秘的恒星“巢穴”的行为。

“恒星是‘雕琢宇宙的机器’。没有恒星我们就不会有生命,然而我们并不完全了解它们是如何形成的,”研究负责人、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的 Elena Sabbi 解释说。“我们有几个模型进行预测,而其中一些预测是相互矛盾的。我们想确定是什么在调节恒星的形成过程,因为这些是我们需要的规律,也可以理解我们在早期宇宙中看到的情况。”

科学家们以两种不同的方式确定了NGC 346中恒星的运动。利用哈勃, Sabbi和她的团队测量了恒星在11年内的位置变化。这个区域的恒星以每小时2000英里的平均速度移动,导致11年内移动了2亿英里。这大约是太阳和地球之间距离的两倍。

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然而,这个星团相对较远,在一个邻近的星系内。这意味着从我们的制高点观察到的运动量非常小,因此难以测量。这些超乎寻常的精确观测之所以能够实现,只是因为哈勃出色的分辨率和高灵敏度。此外,哈勃长达三十年的观测历史为天文学家提供了一个基线,以跟踪细微的天体运动的时间。

由欧洲航天局(ESA)AURA/STScI的Peter Zeidler领导的第二个小组,使用地面VLT的多单元光谱探测器(MUSE)仪器测量径向速度,这决定了一个天体是在接近还是在远离观察者。

Zeidler说:“真正令人惊讶的是,我们用两种完全不同的方法和不同的设施,基本上得出了相同的结论,彼此独立。通过使用哈勃,你可以看到恒星,但用MUSE,我们还可以看到第三维度的气体运动,它证实了一切都在向内螺旋的理论。”

但是为什么是螺旋形?

Zeidler解释说:“螺旋形确实是一种好的、自然的方式,可以将恒星的形成从外部向星团的中心输送。这是最有效的方式,恒星和气体为更多的恒星形成提供动力,可以向中心移动。”

对NGC 346进行研究的哈勃数据有一半是存档的,第一次观测是在11年前。最近研究人员又重复了这些观测,以追踪恒星随时间推移的运动。鉴于望远镜的寿命,现在哈勃数据档案中包含了超过32年的天文数据,这可以为前所未有的长期研究提供动力。

Sabbi表示:“哈勃档案真的是一座‘金矿’。哈勃多年来观察到的有趣的恒星形成区有很多。鉴于哈勃的表现如此之好,我们实际上可以重复这些观测。这可以真正推动我们对恒星形成的理解。”

这些团队的发现于9月8日出现在《天体物理学杂志》上。

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