AL123 人文社科会员免费专区文学 2024-12-01

天文爱好者（2024年第5期）_中国天文学会；北京天文馆；主编办；中国优秀科普期刊_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_中国天文学会；北京天文馆；主编办；中国优秀科普期刊

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宇宙奥秘星暴星系NGC 253 □ 星将星暴星系NGC 253拥有丰富的气体和尘埃。图片来源：NASA, ESA, J. Dalcanton and B. Williams（University of Washington）, T.A. Rector/University of Alaska Anchorage, T. Abbott and NOAO/AURA/NSF 光阴荏苒，当日影在日晷上一寸寸移动时，其实是我们的地球和太阳在一刻不停地发生着相对运动。与此同时，太阳系也在银河系中不断运动。当我们按下时间的加速键，将更直观地发现我们的宇宙并非静态，每一刻它都在成长和演进——天体之间在进行着相互作用，新的天体在不断诞生，年老的天体也渐渐归于冷寂。 “高产”星系在实际观测中，天文学家发现很多星系内都有新生恒星正在形成，这是恒星和星系演化的正常过程。众多星系中有一类特别“高产”，在同样的时间里，“高产”星系的新生恒星产量能抵得上几十个甚至上百个正常星系，而且这些恒星宝宝往往质量巨大，亮度很高。天文学家根据这种观测特质为其命名——星暴星系。它们往往比类似形态的正常星系拥有更亮、更蓝的核结构。就像我们在学校举办运动会时，运动员和观众一定都聚集在操场，并不会平均分布在学校的各处。星暴星系也是类似，并非星系中的每一处都在高速诞生新星，大多数情况下，星暴现象集中分布在星系核周围的一小块区域，大概几千光年的范围。目前普遍认为，这类激烈的恒星诞生现象与星系间的相互作用有关。星系之间的潮汐作用、碰撞和并合都会导致大量的气体和尘埃快速坍缩，进而催生出适合恒星宝宝诞生的环境。最开始诞生的大质量恒星快速演化并以超新星爆发的形式结束生命，与此同时产生的冲击波会再次推动周围新生恒星的诞生。如此链式反应，在星系的中心区域迅速铺开，形成热闹无比的恒星诞生潮。星暴星系NGC 253，本图展示了光学波段下的NGC 253与其中心区域在X射线波段下的样子。图片来源：K. Weaver（LHEA/ GSFC）, et al.; X-ray Image: SAO, CXC, NASA; Optical Image: ESO 星暴星系的内部实际上正在发生极为激烈的恒星形成过程。这种“996”的恒星形成方式会在短时间内大量消耗星系中的物质，天文学家根据星系中气体与尘埃的总量估算，这种恒星婴儿潮一定才刚刚开始，而且在不久之后，就会因为生产资料耗尽而趋于平静。但要补充的是，这里所说的“不久之后”是相对于星系演化的时标而言，毕竟对于寿命长达百亿年的星系来说，一千万乃至一亿年左右的星暴阶段实在显得不算长，就像一个人一生里的几个月一样稍纵即逝。我们观测到的星暴星系对应了星系演化的一个特殊阶段。实际上，包括银河系在内的大多数星系曾经可能都处于过星暴阶段。对星暴星系的研究不仅会加深我们对恒星演化的理解，还能帮助我们挖掘星系的早期历史。由于大量的尘埃遮蔽，在光学波段观测星暴星系并不明智。好在年轻恒星形成时会产生大量紫外辐射，周围的尘埃被电离后会发出红外辐射。于是乎，星暴星系成了宇宙中最亮的一类红外天体。对比来看，星暴星系的平均红外辐射占其总辐射能的98%之多，而银河系的红外辐射仅占30%左右。NGC 253 NGC 253是一个非常亮的星系，它位于玉夫座，也被称为银元星系或玉夫星系，从形态上分类属于旋涡星系。它距离地球1000万光年，横跨大约7万光年。同时，它也是星暴星系。成千上万颗年轻的蓝色恒星栖居于其中，丰富的尘埃和气体正是诞生恒星绝佳的“沃土”。观测结果显示，NGC 253还在大量辐射高能X射线和伽马射线，有理由相信其中心也存在一个类似银河系中心黑洞的大质量黑洞。 ALMA助力剖析NGC 253 当地球围着太阳又绕转了200多圈后，NGC 253中的恒星诞生圆舞曲仍在继续。200多年观测设备的革命性更迭，让今天的天文学家不仅能看清这个星系的盘状结构，还能抽丝剥茧般分析其中发生的物理和化学过程，这对我们理解星系乃至宇宙的化学演化至关重要。超链接：大约240年前，卡罗琳·赫歇尔在寻找彗星时发现了NGC 253。她是大名鼎鼎的威廉·赫歇尔的妹妹，同时也是第一个发现彗星、第一个以天文研究为职业的女科学家。受到威廉的影响，她从一开始担任助手协助威廉进行观测，到后来独立进行观测和研究，一步步推开了天文学的大门。在NGC 253被发现大约50年后，卡罗琳的侄子、英国天文学家约翰·赫歇尔在南非也对NGC 253再次进行了观测，他以“非常明亮且巨大”来形容这个星系。卡罗琳·赫歇尔的剪影。图片来源：牛津大学科学史博物馆；https://arxiv.org/pdf/1212.0809.pdf 在引力作用下，由各类分子构成的气态物质不断坍缩、并合，然后形成原恒星。具体的形成过程取决于原......