“星系年轮”印刻了星系由内向外的成长

等待一壶水的烧开，不用多长的时间，等待一棵树的长大，可能要耗费一生的时间，人们用很短的时间等待一壶水的烧开，很难用一生的时间等待一棵树的长大。人们难以守候一棵树的长大，却可以找到一种观察树的长大方法，不用等着诸如一棵山楂树的长大，人们在读小说和看电影的方式中体会了山楂树的飞快成长。生物学家不是在小说和电影中感受山楂树的生长，而是有一套观察的方法，检测和分析了树干的年轮之后，他们清楚地掌握了山楂树从树心到树皮的生长历程，树心是树木物质的致密区域，树皮是树木物质的松软地方，树干的年轮标示了树木生长史，它是生物学家追溯树木生命史的“时间轨迹”，植物生物学家从树木年轮的同心环中了解了树木生长的秘诀。

宇宙星系的演化史也许有“星系年轮”，星系生命史比树木生命史漫长了很久，人的生命十分短暂，甚至比一棵树的生命短了很多，人们在短暂的有限时间观察了一个灿烂多彩星系的演变。天文学家联想了生物学家读取树木年轮的方法，在星系演变中找到“年轮”的印记，天文学家可能破解星系圆盘的演变史，诠释星系演变的过去与未来，他们使用了NASA的宽视域场红外线探测器（WISE）和星系演化探测器（GALEX），获得了足够的观测数据，揭示了星系由内向外的生长。

在星系演化的开始阶段，星系中心出现了大量的恒星，在星系诞生后的10亿年和20亿年，在星系中心的外围产生了更多的恒星，在星系由内而外的扩展过程中，恒星好似一棵大树的树干年轮，从中心向外围延展。布莱克斯堡的弗吉尼亚理工学院的天文学家莎拉·佩蒂解释说，最初在星系中心快速形成了组成恒星的物质，然后，恒星出现在星系的外围，星系最终将停止锻造恒星的过程，此时，整个星系似乎陷入了沉寂而黯淡末日世界。莎拉·佩蒂带领的科学团队创建了星系的“年轮理论”，《天文学》杂志发现了他们的研究成果。

后期的恒星可能由小的恒星气团在合并的过程中形成，气体富足的恒星气团为后期恒星的诞生准备了充足的物料。科学团队解决了一个年老星系的神秘现象，年老星系被天文学家称为“红色和死亡”的恒星，主要原因是老化的恒星表现为红色，老化星系缺少新生的恒星。天文学家对一种现象感到十分困惑，从年老星系的外围时常发出了紫外线，有活跃的炙热而年轻的恒星，在十分年老的星系中出现了很多年轻的恒星群，而星系“年轮理论”对这一现象给以了最好的解释。

团队成员在星系观测中使用了GALEX和WISE的组合方式，GALEX对紫外光有十分敏感的反应，WISE对红外光有十分敏锐的反应，WISE最适合观测古老的恒星，GALEX最适合观测年轻的恒星。目前，GALEX失去了主要的观测功能，WISE还在继续运行，一旦重新激活WISE的观测功能，就将主要用于对小行星的搜索，这一使命计划被称为NEOWISE。从科学新闻中时常出现有些小行星接近地球的消息，这类小行星的行踪与NEOWISE的搜索计划没有关联，GALEX和WISE有非常宽的观测频段，可以获取整个星系图像的数据。加州帕萨迪纳的加州理工学院的研究员唐·尼尔解释说，通过GALEX和WISE的协同使用，产生了十分敏感的测量数据，在红色和死亡的星系中探测了不同热度和年龄的恒星，他们在数据的使用中绘制了星系中恒星诞生过程的图谱。

加州理工的尼德·怀特是WISE探测器的主要研究人员，他比较了两个探测器的功能，WISE覆盖了“三个音域的八度音阶”，GALEX则覆盖了“七个音域的八度音阶”。加州理工学院的科学团队实施了星系演化的探索计划，负责探测器的运行和数据处理，加州理工的喷气动力实验室（JPL）参与了探测器的建造过程。星系演化是一个更大研究项目的组成部分，NASA的天空使命项目包括了星系探测，马里兰州绿地的戈达德太空飞行中心负责天空探测使命项目的运营和管理，韩国的延世大学和法国的国家太空研究中心与星系演化的探测项目进行了合作和交流。用于科学探测的太空飞船GALEX和WISE是由波音航空航天科技公司研制的，JPL负责GALEX和WISE太空探测器的研制。

科学团队用GALEX和WISE的多波段探测器收集数据，在古老星系中心的外围发现了惊人数量的紫外线，很有必要解释在星系外围观测到的“紫外谜团”，在古老星系的外围没有发现红色和暗淡的红外线。团队成员借助了树木生长的年轮概念，树木年轮从圆心向圆周扩展，同样，星系演化从中心向外围区域延伸，处在星系外围的恒星可能是年轻的恒星，这些年轻的恒星发出了活力四射的紫外线。星系演变的节奏会十分缓慢，年老恒星在生命后期的演变阶段向星系的内部坍缩，恒星风则吹散了星系外层的壳体，星系内层的尘埃物质在挤压下持续升温，从而产生了大量的紫外线。

（编译：2021-11-14）