化学分析表明，附近的银河Segue 1是早期宇宙的“化石”

时间：2021-05-29 10:52:12 来源：

左侧是Segue 1（请注意，您看不到星系）；在右侧，圈出了Segue 1的星星。图片由Marla Geha Yale University提供。

通过分析附近星系Segue 1中的化学元素，新的研究表明它是化学演化最少的星系，研究人员认为它将为第一个星系提供新的见识。

加利福尼亚州帕萨迪纳市-卡内基（Carnegie）的乔什·西蒙（Josh Simon）等科学家团队的最新成果分析了最微弱的已知星系Segue 1中的化学元素，并确定其实际上是早期宇宙遗留下来的化石星系。

希望了解大爆炸后星系形成第一阶段的天文学家使用恒星的化学成分来帮助他们解开银河系和附近其他星系的历史。利用这些化学分析技术，研究小组能够对Segue 1独特的古老成分进行分类。他们的工作由《天体物理学杂志》发表。

恒星由气体云形成，其成分反映出它们诞生的银河系气体的化学成分。在恒星开始燃烧仅几百万年之后，最重质量的恒星在称为超新星的泰坦爆炸中爆炸。这些爆炸会在附近的气体中注入恒星一生中产生的重元素。最古老的恒星几乎完全由氢和氦这两个最轻的元素组成，因为它们是在古代超新星爆炸形成大量重元素之前诞生的。

在大多数星系中，这一过程是周期性的，每一代恒星都在为下一轮恒星诞生的原材料中贡献更多的重元素。但与其他所有星系相比，新星1并没有出现在第二星系1中，它的恒星形成终止于通常是银河系发展的早期阶段。Segue 1可能由于其很小的尺寸而无法进一步发展。

西蒙说：“我们的工作表明，塞古1号是已知化学作用最少的星系。”“在最初的几次超新星爆炸之后，似乎只形成了一代新星，然后在过去的130亿年中，银河系一直没有创造出恒星。”

由于它在同一状态下停留了很长时间，因此大爆炸后不久，Segue 1就提供了有关宇宙条件的独特信息。自从形成以来，其他星系都经历了多次超新星爆炸。从质量最大的恒星中爆炸出来的第一个超新星产生镁，硅和钙等元素。后来，较小的恒星爆炸主要产生铁。Segue 1相对于其他元素而言独特的低铁丰度表明它的恒星形成必须在任何形成铁的超新星发生之前就已经停止。

这种截断的演变过程意味着Segue 1中第一次爆炸的产物已经保存下来。有趣的是，Segue 1的恒星几乎不包含钡和锶等非常重的元素。

研究小组负责人麻省理工学院的安娜·弗雷贝尔说：“该星系中最重的元素处于有史以来的最低水平。”“这为我们提供了有关这些第一批超新星是什么样子的线索。”

研究矮星系中的单个恒星可能很困难，而绕着我们自己的银河系运行的Segue 1尤其微弱，仅包含约1000颗恒星。整个银河系中只有7颗恒星处于生命的红色巨相中，这使得它们足够明亮，足以让现代望远镜检测到天文学家用来测量每种化学元素的丰度的特征。七个红色巨星中的三个的重元素丰度比太阳低3000倍以上，突显了银河系的原始性质。

弗雷贝尔说：“发现这样的化石星系对天文学至关重要，因为它为进入第一个星系提供了新的窗口。”

这项研究的另一位作者是西蒙（Simon）和弗雷贝尔（Frebel），也是加州大学尔湾分校的埃文·柯比（Evan Kirby）。该小组使用卡内基的6.5米智利麦哲伦望远镜之一观测了Segue 1星中的五颗，而另一颗则用夏威夷的10米Keck I望远镜进行了研究。一颗竞争的团队使用欧洲南部天文台的8.2米超大型望远镜（也位于智利）对最后一颗恒星进行了识别和测量。

这项工作得到了NSF和南加州银河演化中心的支持，该中心是由加州大学研究办公室资助的一项研究计划。这项工作利用了NASA天体物理学数据系统书目服务。

出版物：Anna Frebel等，“ Segue 1：《来自早期宇宙的未演化的化石星系》，2014年，ApJ，786，74； doi：10.1088 / 0004-637X / 786/1/74

研究报告的PDF副本：Segue 1：早期宇宙中未演化的化石星系

图像：耶鲁大学Marla Geha

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