【天天聚看點(diǎn)】NASA哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)早期宇宙的“窗口”

兩項(xiàng)獨(dú)立的研究--第一項(xiàng)使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，第二項(xiàng)使用歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡--最近得出了相同的結(jié)論。這兩個(gè)獨(dú)立的研究小組使用不同的技術(shù)，發(fā)現(xiàn)年輕的恒星螺旋式地進(jìn)入小麥哲倫星系中一個(gè)名為NGC 346的巨大星團(tuán)的中心。天體物理學(xué)家說，這種氣體和恒星的河流式運(yùn)動(dòng)是推動(dòng)恒星誕生的一種有效方式。這些研究小組的結(jié)果表明，小麥哲倫星系中的恒星形成過程與我們的銀河系中的過程相似。

螺旋在自然界中很普遍--從颶風(fēng)的漩渦，到新生恒星周圍的針輪狀原行星盤，再到我們宇宙中的螺旋星系的廣闊領(lǐng)域。現(xiàn)在，天文學(xué)家們困惑地發(fā)現(xiàn)，年輕的恒星正螺旋式地進(jìn)入小麥哲倫星系中一個(gè)巨大的星團(tuán)中心。在這個(gè)被稱為NGC 346的巨大的、形狀怪異的恒星“育兒室”中，螺旋的外臂可能在氣體和恒星的河流般的運(yùn)動(dòng)中為恒星的形成提供能量。科學(xué)家們說，這是一種促進(jìn)恒星誕生的有效方式。

小麥哲倫星系的化學(xué)成分比銀河系更簡單。這使得它類似于在年輕的宇宙中發(fā)現(xiàn)的星系，當(dāng)時(shí)較重的元素比較稀少。正因?yàn)槿绱耍←溦軅愋窍抵械暮阈侨紵酶鼰幔虼吮任覀兊你y河系更快地耗盡了它們的“燃料”。

(資料圖片)

盡管小麥哲倫星系可以作為早期宇宙的代表，但它也是我們最近的星系鄰居之一，距離我們只有20萬光年。

發(fā)現(xiàn)小麥哲倫星系中的恒星是如何形成的提供了一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即在宇宙歷史的早期，當(dāng)宇宙在大爆炸后大約20到30億年經(jīng)歷"嬰兒潮"時(shí)（宇宙現(xiàn)在有138億年的歷史），可能發(fā)生了恒星誕生的“暴風(fēng)雨”。

根據(jù)新的發(fā)現(xiàn)，那里的恒星形成過程與我們的銀河系相似。NGC 346擁有5萬個(gè)太陽的質(zhì)量，盡管其直徑只有150光年。它有趣的形狀和快速的恒星形成速度使天文學(xué)家們感到困惑。它需要美國宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡的聯(lián)合力量來解開這個(gè)看起來神秘的恒星“巢穴”的行為。

“恒星是‘雕琢宇宙的機(jī)器’。沒有恒星我們就不會(huì)有生命，然而我們并不完全了解它們是如何形成的，”研究負(fù)責(zé)人、巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的 Elena Sabbi 解釋說。“我們有幾個(gè)模型進(jìn)行預(yù)測，而其中一些預(yù)測是相互矛盾的。我們想確定是什么在調(diào)節(jié)恒星的形成過程，因?yàn)檫@些是我們需要的規(guī)律，也可以理解我們?cè)谠缙谟钪嬷锌吹降那闆r。”

科學(xué)家們以兩種不同的方式確定了NGC 346中恒星的運(yùn)動(dòng)。利用哈勃， Sabbi和她的團(tuán)隊(duì)測量了恒星在11年內(nèi)的位置變化。這個(gè)區(qū)域的恒星以每小時(shí)2000英里的平均速度移動(dòng)，導(dǎo)致11年內(nèi)移動(dòng)了2億英里。這大約是太陽和地球之間距離的兩倍。

然而，這個(gè)星團(tuán)相對(duì)較遠(yuǎn)，在一個(gè)鄰近的星系內(nèi)。這意味著從我們的制高點(diǎn)觀察到的運(yùn)動(dòng)量非常小，因此難以測量。這些超乎尋常的精確觀測之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，只是因?yàn)楣錾姆直媛屎透哽`敏度。此外，哈勃長達(dá)三十年的觀測歷史為天文學(xué)家提供了一個(gè)基線，以跟蹤細(xì)微的天體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

由歐洲航天局（ESA）AURA/STScI的Peter Zeidler領(lǐng)導(dǎo)的第二個(gè)小組，使用地面VLT的多單元光譜探測器（MUSE）儀器測量徑向速度，這決定了一個(gè)天體是在接近還是在遠(yuǎn)離觀察者。

Zeidler說：“真正令人驚訝的是，我們用兩種完全不同的方法和不同的設(shè)施，基本上得出了相同的結(jié)論，彼此獨(dú)立。通過使用哈勃，你可以看到恒星，但用MUSE，我們還可以看到第三維度的氣體運(yùn)動(dòng)，它證實(shí)了一切都在向內(nèi)螺旋的理論。”

但是為什么是螺旋形？

Zeidler解釋說：“螺旋形確實(shí)是一種好的、自然的方式，可以將恒星的形成從外部向星團(tuán)的中心輸送。這是最有效的方式，恒星和氣體為更多的恒星形成提供動(dòng)力，可以向中心移動(dòng)。”

對(duì)NGC 346進(jìn)行研究的哈勃數(shù)據(jù)有一半是存檔的，第一次觀測是在11年前。最近研究人員又重復(fù)了這些觀測，以追蹤恒星隨時(shí)間推移的運(yùn)動(dòng)。鑒于望遠(yuǎn)鏡的壽命，現(xiàn)在哈勃數(shù)據(jù)檔案中包含了超過32年的天文數(shù)據(jù)，這可以為前所未有的長期研究提供動(dòng)力。

Sabbi表示：“哈勃檔案真的是一座‘金礦’。哈勃多年來觀察到的有趣的恒星形成區(qū)有很多。鑒于哈勃的表現(xiàn)如此之好，我們實(shí)際上可以重復(fù)這些觀測。這可以真正推動(dòng)我們對(duì)恒星形成的理解。”

這些團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)于9月8日出現(xiàn)在《天體物理學(xué)雜志》上。