缓慢增长的星系有助于揭示宇宙中最早的恒星是如何形成的

一个小星系，称为Sextans A.图片

利用Herschel任务，Spitzer太空望远镜和Galaxy Evolution Explorer的数据，天文学家对小而缓慢的星系产生恒星的速度进行了一些最精确的测量。

是什么使一个玫瑰丛开满鲜花，而另一个却枯萎？天文学家也提出了类似的星系问题，想知道某些星系是如何随着恒星形成而蓬勃发展，而另一些却几乎不绽放。

10月16日出版的《自然》杂志上发表了一项新研究，该研究通过对小而缓慢的星系产生恒星的微速率进行了一些最精确的测量，从而解决了这个问题。该报告使用的数据来自欧洲航天局的Herschel任务，NASA是其合作伙伴，NASA的Spitzer太空望远镜和Galaxy Evolution Explorer（GALEX）。

这些发现帮助研究人员了解了我们宇宙中最早的恒星是如何发芽的。就像这项新研究中检查过的恒星一样，数十亿年前有史以来的第一颗恒星在恶劣的环境中生根发芽。在早期波斯菊中生长恒星就像试图在干燥，贫瘠的土壤床上使花种子发芽。那时，宇宙还没有时间制造“重金属”，这些元素比氢和氦重。

这项新研究的作者，帕萨迪纳加州理工学院NASA红外处理和分析中心（IPAC）主任乔治·赫洛（George Helou）表示：“太空中的金属在某种程度上起着肥料的作用，可以帮助恒星生长。”该研究的主要作者是Yong Shi，在移居中国南京大学之前，他曾在IPAC进行过一些研究。

这项研究中两个缓慢发展的星系，分别叫做Sextans A和ESO 146-G14，它们像我们的年轻和遥远的宇宙一样，缺乏重金属，只有它们离我们更近并且更容易看到。Sextans A距地球约450万光年，ESO 146-G14距地球70,000光年远。

这些较小的星系是晚花期。它们在保持原始状态的同时设法穿越了历史，并且从未在重金属中堆积（重金属不仅可以帮助恒星形成，还可以由恒星自身制造）。

贺洛说：“金属贫乏的星系就像是早期宇宙遗留下来的岛屿。”“因为它们离我们相对近，所以它们是过去的宝贵窗口。”

在诸如此类的恶劣生长环境中研究恒星形成非常棘手。这些星系虽然在附近，但仍然隐约可见。Shi和他的国际团队通过多波长方法解决了这个问题。用最长的红外光波长捕获的赫歇尔数据，使研究人员能够看到埋藏有恒星的凉爽尘埃。尘埃代表了该地区天然气总量的一种代表，这是恒星的基本成分。对于其他望远镜来说，这种灰尘是冷的并且是看不见的。另一方面，赫歇尔（Herschel）可以吸收微弱的光芒。

支持星系中某些气体的无线电波波长测量的是新墨西哥州索科罗附近的国家射电天文台的扬斯基超大型阵列天文台和纳拉布里附近的澳大利亚望远镜紧凑阵列天文台。

同时，使用来自Spitzer和GALEX的存档数据来查看恒星形成的速率。Spitzer看到了波长较短的红外光，该红外光来自被新恒星加热的尘埃。GALEX图像从闪耀的恒星本身捕获紫外线。

将所有这些碎片放在一起，使天文学家能够确定银河系正在旋转，从而以比正常星系低10倍的速率产生恒星。

“在这些环境中，恒星形成的效率非常低，”施说。“极贫金属的星系是了解数十亿年前发生的事情的最好方法。”

当今星系中的重金属通过冷却效应帮助恒星形成并繁荣发展。为了形成恒星，气体球需要借助自身的引力自行下落。最终，材料必须变得足够稠密，以使原子融合并点燃，从而产生星光。但是当这朵云崩溃时，它会变热并再次喷出，抵消了这一过程。重金属通过散发热量来冷却一切，从而使云凝结为恒星。

早期宇宙中的恒星如何在没有重金属冷却益处的情况下做到这一点仍然未知。

像这样的研究在最初的恒星芽上闪耀光芒，使我们瞥见了宇宙历史的根源。

位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室负责管理美国华盛顿州NASA科学任务局的Spitzer太空望远镜任务。GALEX任务于2013年结束，还由JPL负责NASA，并由Caltech领导。JPL曾担任欧洲航天局Herschel任务的NASA Herschel项目办公室，该任务也于2013年结束。

Spitzer和Herschel的数据可通过位于Caltech的红外处理和分析中心的红外科学档案进行访问。加州理工学院为NASA管理JPL。

出版物：“极贫金属的星系中恒星形成效率低下”，《自然》 514，335-338（2014年10月16日）； doi：10.1038 / nature13820

图像：ESA / NASA / JPL-Caltech / NRAO