星系如何旋转、成长、消亡？大型天文学研究项目揭秘星系演化

中国科学报 2021-02-04 08:46 大字

一个星系是如何旋转、成长、聚集、消亡的？澳大利亚科学家领导的一项长达7年的大型天文学研究项目，通过对其间收集到的数据的分析，揭示了星系演化背后的复杂机制。

该项目由澳大利亚ARC全天体物理学卓越中心（ASTRO 3D）监管，利用成束的光导纤维捕捉和分析每个星系多个点的色带或光谱，使用澳大利亚英澳望远镜（AAT）的悉尼—AAO多对象积分场光谱仪（SAMI），科学家单次可观测13个星系，累计观测了3068个星系。

这些研究结果将有助于世界各地的天文学家探索这些星系如何相互作用，以及它们是如何随时间成长、加速或减速的。

宇宙中没有两个星系是一样的，尽管都依靠超大质量黑洞提供动力，但它们有着不同的突起、光环、圆盘和圆环。它们中的一些在形成新一代恒星，而另一些已经沉寂了数十亿年。

“SAMI让我们看到了星系的实际内部结构，结果令人惊讶。”来自ASTRO 3D和悉尼大学的教授Scott Croom说，“SAMI调查规模如此之大，让我们既能识别星系间的相似之处，又能识别不同之处，从而更深入地了解影响星系漫长寿命的各种力量。”

这项始于2013年的调查，是数十篇天文学论文的基础。其中一篇描述研究最终数据（首次囊括了星系团内888个星系的细节）的论文，近日发表于预印本服务器arxiv和《皇家天文学会月刊》。

“星系的性质既取决于它们的质量，又取决于它们所处的环境。”Croom说，它们可能孤独地呆在空洞中，可能挤在星系团稠密的中心，又可能在两者之间的任何地方。通过调查星系的内部结构是如何与其质量和所处环境相关的，可以理解星系间如何相互影响。

目前，该研究项目已经得出了一些意想不到的结果，如星系的旋转方向取决于它周围的其他星系，并随星系的大小而变化；星系的自转程度主要取决于自身质量大小，而周围环境对此产生的影响很小；许多星系是在漂移到星团密集的内部区域10亿年后才开始形成恒星的。

“目前调查研究已经完成，我们希望通过公开数据，在未来取得更多研究成果。”Croom说。

论文共同作者、来自ASTRO 3D和悉尼大学的副教授Julia Bryant介绍，下一步，这项研究将在现在的基础上使用一种新的仪器Hector进行研究，以增加可观测到的星系细节和数量。据悉，该仪器2021年内将开始运行，当其完全安装在AAT上时，Hector能观测到15000个星系。