等待一壺水的燒開，不用多長的時間，等待一棵樹的長大，可能要耗費一生的時間，人們用很短的時間等待一壺水的燒開，很難用一生的時間等待一棵樹的長大。人們難以守候一棵樹的長大，卻可以找到一種觀察樹的長大方法，不用等著諸如一棵山楂樹的長大，人們在讀小說和看電影的方式中體會了山楂樹的飛快成長。生物學(xué)家不是在小說和電影中感受山楂樹的生長，而是有一套觀察的方法，檢測和分析了樹干的年輪之后，他們清楚地掌握了山楂樹從樹心到樹皮的生長歷程，樹心是樹木物質(zhì)的致密區(qū)域，樹皮是樹木物質(zhì)的松軟地方，樹干的年輪標(biāo)示了樹木生長史，它是生物學(xué)家追溯樹木生命史的“時間軌跡”，植物生物學(xué)家從樹木年輪的同心環(huán)中了解了樹木生長的秘訣。

宇宙星系的演化史也許有“星系年輪”，星系生命史比樹木生命史漫長了很久，人的生命十分短暫，甚至比一棵樹的生命短了很多，人們在短暫的有限時間觀察了一個燦爛多彩星系的演變。天文學(xué)家聯(lián)想了生物學(xué)家讀取樹木年輪的方法，在星系演變中找到“年輪”的印記，天文學(xué)家可能破解星系圓盤的演變史，詮釋星系演變的過去與未來，他們使用了NASA的寬視域場紅外線探測器（WISE）和星系演化探測器（GALEX），獲得了足夠的觀測數(shù)據(jù)，揭示了星系由內(nèi)向外的生長。

在星系演化的開始階段，星系中心出現(xiàn)了大量的恒星，在星系誕生后的10億年和20億年，在星系中心的外圍產(chǎn)生了更多的恒星，在星系由內(nèi)而外的擴展過程中，恒星好似一棵大樹的樹干年輪，從中心向外圍延展。布萊克斯堡的弗吉尼亞理工學(xué)院的天文學(xué)家莎拉·佩蒂解釋說，最初在星系中心快速形成了組成恒星的物質(zhì)，然后，恒星出現(xiàn)在星系的外圍，星系最終將停止鍛造恒星的過程，此時，整個星系似乎陷入了沉寂而黯淡末日世界。莎拉·佩蒂帶領(lǐng)的科學(xué)團隊創(chuàng)建了星系的“年輪理論”，《天文學(xué)》雜志發(fā)現(xiàn)了他們的研究成果。

后期的恒星可能由小的恒星氣團在合并的過程中形成，氣體富足的恒星氣團為后期恒星的誕生準(zhǔn)備了充足的物料。科學(xué)團隊解決了一個年老星系的神秘現(xiàn)象，年老星系被天文學(xué)家稱為“紅色和死亡”的恒星，主要原因是老化的恒星表現(xiàn)為紅色，老化星系缺少新生的恒星。天文學(xué)家對一種現(xiàn)象感到十分困惑，從年老星系的外圍時常發(fā)出了紫外線，有活躍的炙熱而年輕的恒星，在十分年老的星系中出現(xiàn)了很多年輕的恒星群，而星系“年輪理論”對這一現(xiàn)象給以了最好的解釋。

團隊成員在星系觀測中使用了GALEX和WISE的組合方式，GALEX對紫外光有十分敏感的反應(yīng)，WISE對紅外光有十分敏銳的反應(yīng)，WISE最適合觀測古老的恒星，GALEX最適合觀測年輕的恒星。目前，GALEX失去了主要的觀測功能，WISE還在繼續(xù)運行，一旦重新激活WISE的觀測功能，就將主要用于對小行星的搜索，這一使命計劃被稱為NEOWISE。從科學(xué)新聞中時常出現(xiàn)有些小行星接近地球的消息，這類小行星的行蹤與NEOWISE的搜索計劃沒有關(guān)聯(lián)，GALEX和WISE有非常寬的觀測頻段，可以獲取整個星系圖像的數(shù)據(jù)。加州帕薩迪納的加州理工學(xué)院的研究員唐·尼爾解釋說，通過GALEX和WISE的協(xié)同使用，產(chǎn)生了十分敏感的測量數(shù)據(jù)，在紅色和死亡的星系中探測了不同熱度和年齡的恒星，他們在數(shù)據(jù)的使用中繪制了星系中恒星誕生過程的圖譜。

加州理工的尼德·懷特是WISE探測器的主要研究人員，他比較了兩個探測器的功能，WISE覆蓋了“三個音域的八度音階”，GALEX則覆蓋了“七個音域的八度音階”。加州理工學(xué)院的科學(xué)團隊實施了星系演化的探索計劃，負責(zé)探測器的運行和數(shù)據(jù)處理，加州理工的噴氣動力實驗室（JPL）參與了探測器的建造過程。星系演化是一個更大研究項目的組成部分，NASA的天空使命項目包括了星系探測，馬里蘭州綠地的戈達德太空飛行中心負責(zé)天空探測使命項目的運營和管理，韓國的延世大學(xué)和法國的國家太空研究中心與星系演化的探測項目進行了合作和交流。用于科學(xué)探測的太空飛船GALEX和WISE是由波音航空航天科技公司研制的，JPL負責(zé)GALEX和WISE太空探測器的研制。

科學(xué)團隊用GALEX和WISE的多波段探測器收集數(shù)據(jù)，在古老星系中心的外圍發(fā)現(xiàn)了驚人數(shù)量的紫外線，很有必要解釋在星系外圍觀測到的“紫外謎團”，在古老星系的外圍沒有發(fā)現(xiàn)紅色和暗淡的紅外線。團隊成員借助了樹木生長的年輪概念，樹木年輪從圓心向圓周擴展，同樣，星系演化從中心向外圍區(qū)域延伸，處在星系外圍的恒星可能是年輕的恒星，這些年輕的恒星發(fā)出了活力四射的紫外線。星系演變的節(jié)奏會十分緩慢，年老恒星在生命后期的演變階段向星系的內(nèi)部坍縮，恒星風(fēng)則吹散了星系外層的殼體，星系內(nèi)層的塵埃物質(zhì)在擠壓下持續(xù)升溫，從而產(chǎn)生了大量的紫外線。

（編譯：2021-11-14）