天文学家发现银河系混乱背后的意外驱动力

澳大利亚研究中心 ASTRO 3D 领导的一个国际研究小组报告说，年龄是改变恒星在星系内移动方式的驱动力。星系在诞生之初，其恒星的旋转是有序的，但在一些星系中，恒星的运动却比较随机。到目前为止，科学家们还不能确定造成这种情况的原因--可能是周围环境，也可能是星系本身的质量。

最近发表在《英国皇家天文学会月刊》（MNRAS）上的一项新研究发现，最重要的因素并不是这些。研究表明，恒星的随机运动趋势主要是由星系的年龄所驱动的--随着时间的推移，情况会变得一团糟。

第一作者、悉尼大学 ASTRO 3D 研究员 Scott Croom 教授说："当我们进行分析时，我们发现年龄始终是最重要的参数，无论我们如何切片或切块。一旦考虑到年龄因素，基本上就没有环境趋势了，质量也是如此。如果你发现一个年轻的星系，无论它在什么环境中，它都会旋转，而如果你发现一个古老的星系，无论它是在稠密的环境中还是在虚空中，它的轨道都会更加随机。"

在 SAMI 星系巡天观测中观测到的年轻星系（上图）和老星系（下图）的对比。左侧面板是来自斯巴鲁望远镜的常规光学图像。中间是来自 SAMI 的旋转速度图（蓝色朝向我们，红色远离我们）。右边是测量随机速度的地图（颜色越红，随机速度越大）。两个星系的总质量相同。顶部星系的平均年龄为 20 亿年，自转速度高，随机运动速度低。底部星系的平均年龄为 125 亿年，自转速度较慢，随机运动较大。资料来源：Hyper Suprime-Cam 斯巴鲁战略计划

研究小组成员还包括来自麦考瑞大学、斯威本科技大学、西澳大利亚大学、澳大利亚国立大学、新南威尔士大学、剑桥大学、昆士兰大学和大韩民国延世大学的科学家。

以前的研究认为环境或质量是更重要的因素，这项研究更新了我们的认识。但第二作者 Jesse van de Sande 博士说，以前的研究并不一定是错误的。年轻的星系是恒星形成的超级工厂，而在年长的星系中，恒星形成已经停止。

"我们知道年龄受环境影响。如果一个星系处于高密度环境中，它往往会停止恒星的形成。因此，处于高密度环境中的星系平均年龄较大，"van de Sande 博士说。"分析的重点是，不是生活在高密度环境中降低了他们的自旋能力，而是他们的年龄大了"。

回到我们自己的银河系，它仍然有一个薄薄的恒星形成盘，因此仍然被认为是一个高自转星系。"但是，当我们仔细观察银河时，我们确实看到了一种叫做银河厚盘的东西。"Croom教授说："就光线而言，它并不占主导地位，但它确实存在，而且那些恒星看起来比较古老，很可能是在早期从薄盘中被加热出来的，或者是在宇宙早期以更湍急的运动方式诞生的。"

研究使用的数据来自 SAMI 银河巡天观测。SAMI 仪器由悉尼大学和盎格鲁-澳大利亚天文台（现 Astralis）于 2012 年制造。SAMI使用的是位于新南威尔士州库纳巴拉布兰附近赛丁泉天文台的盎格鲁-澳大利亚望远镜。它已经勘测了 3000 个星系的各种环境。

通过这项研究，天文学家在试图了解星系形成的过程时，可以排除许多过程，从而对宇宙发展的模型进行微调。

银河系研究的下一步将是开发更精细的星系演化模拟。

"要做好模拟的挑战之一是需要高分辨率来预测发生了什么。"Croom教授说："目前典型的模拟是基于质量相当于 10 万颗恒星的粒子，你无法解析星系盘中的小尺度结构。"

悉尼大学赫克托星系巡天项目将帮助克鲁姆教授和他的团队利用英澳望远镜上的新仪器扩大这项工作，负责人茱莉亚-布莱恩特（Julia Bryant）教授说："赫克托正在观测 15000 个星系，但光谱分辨率更高，即使在质量低得多的星系中也能测量出星系的年龄和自旋，并能获得更详细的环境信息。"

ASTRO 3D主任Emma Ryan-Weber教授说："这些发现回答了ASTRO 3D提出的一个关键问题：宇宙中的质量和角动量是如何演变的？SAMI 团队的这项细致工作揭示了星系的年龄决定了恒星的运行方式。这一关键信息有助于更清晰地了解宇宙的全貌。"

编译来源：ScitechDaily