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星系的生命

天文学家们对星系的生命周期有了新的认识。

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NASA/ESA/S. Toft (Niels Bohr Institute)/A. Feild (STScI)

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这幅艺术概念图展示了宇宙中存在的两种螺旋星系:一种是中间鼓胀,或有中心隆起的(左上方),另一种是没有中心隆起的(前景)。| NASA/JPL-Caltech

如果你从未见过人类,可能不容易理解婴儿和老年人是同一个物种。天文学家们必须经常做出这样的推断,将年轻星系的快照与成熟星系对应起来,并填补缺失的环节。

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以宇宙中最大的星系——模糊不清的椭圆星系为例。直到今年,还没有人理解它们是如何变得如此巨大的。但在1月份,天文学家们使用光学和红外望远镜回顾到宇宙的早期,即大爆炸后仅仅15亿年,在那里他们看到了新生的椭圆星系——古老的星系,它们尘埃太多,几乎看不见。在它们的早期,这些星系形成恒星的速度比今天的银河系快一千倍,仅用4000万年就耗尽了最初的气体储备。之后,它们通过与其他星系结合缓慢增长,最终滚雪球式地发展成为今天成熟的椭圆星系。

NASA/ESA/S. Toft (Niels Bohr Institute)/A. Feild (STScI)

现在,100亿年后,它们根本不再制造新的恒星。它们充满了古老的、玫瑰色的太阳,是“红色和死亡的”。理论家们认为它们会在老年时变得贫瘠,缺乏凝结成新恒星的冷气体。但在2月份,另一组天文学家发现,其中一些星系拥有大量的冷气体——只是它们无法利用这些气体。这些星系的超大质量黑洞对它们产生反作用,吞噬附近的气体,并呼出强大的喷流,这些喷流要么加热剩余的冷物质,要么将冷物质完全推出星系。

但今年所有的消息并非都集中在椭圆星系上;螺旋星系也出现了。这个星系家族有不同的形状:一些螺旋星系有扁平的盘,而另一些则很厚。在2月份,第三组天文学家发现了生活方式的差异:自转速度。就像披萨面团一样,你转得越快,饼皮就越薄。我们自己的苗条星系以每小时60万英里的速度高速旋转。

星系盘会变薄或不变薄,恒星会形成或不形成,星系会变得巨大但衰老。正如任何星体人类学家都会证明的那样,要理解我们的星系,就需要理解其他更年轻、更老、更胖、更瘦和颜色不同的星系。

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