來(lái)自哈勃太空望遠(yuǎn)的令人驚訝的新觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，草帽星系圓盤光滑而穩(wěn)定的“邊緣”，可能掩蓋了星系曾經(jīng)混亂不堪的過(guò)去。哈勃望遠(yuǎn)鏡巨眼的敏銳性和敏感度可以分辨出草帽星系巨大而延伸光暈中數(shù)以萬(wàn)計(jì)的單個(gè)恒星，這一區(qū)域位于星系中心部分之外，通常由較老的恒星組成。

然而對(duì)草帽星系的最新觀測(cè)顛覆了傳統(tǒng)理論，顯示出光暈中只有一小部分年齡較大的貧金屬星，另外還有出人意料的豐富富金屬恒星。

這些恒星通常只在星系的圓盤和中央凸起中才能找到，過(guò)去由主要星系合并是一種可能的解釋，盡管草帽沒有顯示出近現(xiàn)在大質(zhì)量星系合并的混亂證據(jù)。馬里蘭州巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所(STSCI)的保羅·古德弗洛伊說(shuō)：草帽星系一直是一個(gè)有點(diǎn)奇怪的星系，這就是它如此有趣的原因。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的金屬豐度測(cè)量（即恒星中重元素的豐度）是另一個(gè)跡象，表明草帽星系有很多關(guān)于星系組裝和演化的知識(shí)可以教給我們。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)草帽星系暈的觀測(cè)，顛覆了此前我們對(duì)星系組成和金屬豐度的普遍理解。草帽星系（M104）因其明亮的美麗和奇特結(jié)構(gòu)而長(zhǎng)期受到天文學(xué)家和業(yè)余天文觀察者的喜愛，現(xiàn)在它的奇特故事又有了新篇章：由富金屬恒星組成的延伸光暈，幾乎沒有在其他星系光中觀察到預(yù)期中的貧金屬星跡象。研究人員對(duì)哈勃望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)感到困惑，所以求助于復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型，為傳統(tǒng)星系理論令人費(fèi)解的反轉(zhuǎn)提供解釋。

研究結(jié)果表明，草帽星系過(guò)去發(fā)生重大合并的可能性同樣令人驚訝，盡管草帽星系的宏偉結(jié)構(gòu)。沒有證據(jù)表明近現(xiàn)在發(fā)生了合并，其不同尋常的發(fā)現(xiàn)和可能的解釋研究成果發(fā)表在《天體物理》期刊上。貧金屬星的缺少令人大吃一驚，而富含金屬的恒星豐富只會(huì)增加謎團(tuán)。天文學(xué)家預(yù)計(jì)，與草帽星系主盤中擁擠的恒星相比，在星系的光暈中，會(huì)發(fā)現(xiàn)較早一代的恒星，其重元素較少，元素是恒星“生命周期”過(guò)程中產(chǎn)生的：

一個(gè)星系的恒星經(jīng)歷這個(gè)周期時(shí)間越長(zhǎng)，氣體中的元素含量就越高，由氣體形成的恒星金屬度也就越高。這些年輕、高金屬豐度的恒星，通常在星系的主盤上發(fā)現(xiàn)，那里的恒星數(shù)量更密集（至少傳統(tǒng)觀點(diǎn)是這樣認(rèn)為的）。使事實(shí)復(fù)雜化的是許多古老、金屬貧乏的球狀星團(tuán)存在，這些年長(zhǎng)、缺乏金屬的恒星，預(yù)計(jì)最終會(huì)離開它們的星團(tuán)，成為一般恒星暈的一部分，但這個(gè)過(guò)程在草帽星系似乎效率不高。

研究小組將研究結(jié)果與計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行了比較，以找出草帽星系暈中這種出人意料的金屬豐度測(cè)量來(lái)源。這一結(jié)果也超出了預(yù)期，表明草帽在數(shù)十億年前經(jīng)歷了重大的吸積或合并事件。與我們銀河系不同的是，銀河系被認(rèn)為在數(shù)十億年的時(shí)間里，以所謂的“次要”吸積吞噬了許多小衛(wèi)星星系，而主要的吸積是兩個(gè)或更多質(zhì)量相似星系的合并，這些星系富含較后代、金屬豐度更高的恒星。

衛(wèi)星系只包含低金屬豐度的恒星，這些恒星主要是來(lái)自大爆炸的氫和氦。較重元素必須通過(guò)在恒星內(nèi)部核合成和超新星爆炸等方式產(chǎn)生，并并入到下一代恒星恒星的組成成分中去。這一過(guò)程在我們銀河系周圍的矮小星系中相當(dāng)無(wú)效，而在更大、演化更快的星系中則更為有效。草帽星系的結(jié)果令人驚訝，因?yàn)樗饣膱A盤，沒有顯示出被破壞的跡象。相比之下，許多有過(guò)相互作用的星系，如標(biāo)志性的觸角星系，由于它們相互作用的潮汐作用，其螺旋臂的扭曲外觀而得名。

類似質(zhì)量星系的合并，通常會(huì)合并成具有延長(zhǎng)光暈的光滑大橢圓形星系，而這一過(guò)程需要數(shù)十億年時(shí)間。但是，無(wú)論是螺旋星系還是橢圓形星系的傳統(tǒng)定義，草帽星系都不太符合。而草帽星系則介于兩者之間，趨于混合，對(duì)于這個(gè)特殊的研究項(xiàng)目，研究小組選擇了草帽星系，主要是因?yàn)樗?dú)特的形態(tài)。想找出這樣的“混合”星系，是如何隨著時(shí)間的推移而形成和聚集的。關(guān)于星系暈金屬豐度分布的后續(xù)研究，將對(duì)幾個(gè)距離與草帽星系相似的星系進(jìn)行。

研究小組期待著未來(lái)的天文臺(tái)，繼續(xù)對(duì)草帽星系意想不到的特性進(jìn)行觀測(cè)。比如寬視場(chǎng)紅外巡天望遠(yuǎn)鏡(WFIRST)的視場(chǎng)是哈勃望遠(yuǎn)鏡的100倍，將能夠捕捉到星系暈的連續(xù)圖像，同時(shí)在紅外光中能捕捉到更多的恒星，還有詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡也將因其類似哈勃望遠(yuǎn)鏡的分辨率和更深紅外靈敏度而更加有價(jià)值。

博科園｜研究/來(lái)自：美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)