我们的银河系如何长大

《我们的银河系如何长大》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、我们的银河系如何长大？Shea发表于2010-05-12EugenieSamuelReich　文　Shea　编译用蜡烛加热一个气球，它会膨胀炸开。同样地，当早期宇宙中的星系里有恒星爆炸的时候，也会产生高温气体的猛烈外流。星系做为宇宙这一单调乐章中跳动的明亮音符承载着恒星乃至生命。它们有的大，有的小，有的是通明的恒星生产厂，有的则黯淡宁静，有的犹如螺旋的车轮，有的则似无规则的团块。是什么造就了星系世界的千差万别？只要天文学家们能在实验室里检验他们的理论，兴许就能找到对这个问题的解答。[图片说明]：旋涡星系M104，又名草帽星系。版权：NASA/ESA/HubbleH

2、eritageTeam/STScI/AURA。随着时代的发展，天文学家已经越来越具备这样的能力。当然不是通过蜡烛和气球的实验，而是使用具有非凡计算能力的超级计算机。综合日渐增多的对早期宇宙的观测数据，大型的计算机模拟正在描绘出一幅整个宇宙的完整图画。这幅画的骨架则是由看不见的暗物质和低温气体所组成的“宇宙之网”。现在的数值模拟和观测正接二连三地显示出它的重要性。宇宙之网似乎并不是一个框架这么简单。按照最新的观点，宇宙之网中的纤维结构正是为星系成长提供所需气体的“脐带”。宇宙之网的故事既饶有兴趣又曲折离奇。1978年英国剑桥大学的天文学家马丁·里斯（MartinRe

3、es）和西蒙·怀特（SimonWhite）提出了一个与以往大相径庭的星系形成理论，被称为“等级式模型”。作为这个模型的副产品，上个世纪80年代中期宇宙之网的概念应运而生。[图片说明]：旋涡星系M31，又称仙女星系。是距离银河系最近的大型星系，也是肉眼所能看见的最遥远星系。版权：TonyHallas。在等级式模型中，一切都始于大爆炸之后宇宙的超高速膨胀——暴涨。暴涨几乎“抹平”了整个宇宙，但并不是全部。物质分布的微小变化会在某些地方形成高密度区，由暗物质组成的“晕”在其中会快速合并。随着时间的流逝，它们每一个都会演变成引力“陷阱”，周围的气体——主要是氢——会快速地

4、落入其中。在这一过程进行的同时，被束缚在“陷阱”中的气体会被快速加热，并且点燃第一代恒星。此时，这些物质团块——未来星系的种子——就像是几乎空无一物的宇宙中的岛屿，同时也是正在发育中的宇宙之网的结点。更为重要的是，它们还会运动。在相互的引力吸引下，它们开始碰撞、并合，由此会导致骤发性的恒星形成。随后恒星形成会暂时平息，直到下一次并合事件的发生，形成更大的团块。我们今天所看到的不同星系正是这一断断续续“施工”的结果。这一图像乍看之下非常漂亮。它和对早期宇宙的观测符合得很好。就连对宇宙微波背景的精细测量也证实了早期宇宙物质分布确实存在微小涨落。在引力的作用下，等级式模

5、型为这些微小的密度涨落成长为我们今天所看到的星系提供了一条坦途。[图片说明]：旋涡星系M51，距离地球3,500万光年。版权：NASA/TheHubbleHeritageTeam/STScI/AURA。但是，这一图像中的“裂痕”也随之出现。2006年，当天文学家莱因哈特·甘泽尔（ReinhardGenzel）及其同事发表他们使用欧洲南方天文台甚大望远镜对一些最早的产星星系的观测结果的时候，等级式模型最大的问题之一出现了。他们使用了一种被称为集成视场光谱仪的新技术，由此可以分析出来自天空中比满月小20,000倍的区域所发出辐射的光谱，进而可以揭示出它们是在朝向还是远

6、离地球运动。将这一技术应用于遥远的星系，就能告诉我们它们的内部动力学情况。“这一技术确实带来了巨大的突破，”甘泽尔说。出奇的平静甘泽尔他们发现了一个非常奇怪的星系。这个星系距离地球非常遥远，现在我们所接收到的它的辐射是在宇宙诞生之后刚刚30亿年的时候所发出的。这个星系非常明亮，它每年所形成的恒星总质量可以达到100个太阳质量。相比之下，银河系目前的恒星诞生率只有它的二十分之一。在等级式模型中，其核心结论就是星系间的并合会引发恒星形成，但是观测并没发现任何碰撞的迹象。而且，这个星系还具有一个转动的星系盘，也并非是由星系并合而导致的不规则形态。[图片说明]：相互作用的

7、两个旋涡星系NGC6050和IC1179，距离地球4,500万光年。版权：NASA/ESA/HubbleHeritageTeam/STScI/AURA/HubbleCollaboration/K.Noll。出现反常的还不仅仅是这一家。从2006年起，甘泽尔小组已经拍摄了几十个看似平静的早期星系的照片，但其中正有新的恒星在大规模形成。至少对于这些星系而言，等级式并合可以肯定不是它们整个故事的全部。那么它们又是如何成长起来的呢？可能的情况并不是很多。对宇宙微波背景的观测为早期宇宙中的密度涨落提供了一幅清晰的图像，这是任何一个模型都不能忽视的。暗物质晕的生长、并合看起来

8、也是不容质