韦布证实一个20岁的星系模型

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翻译：贺玉影

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：朱宸宇

https://phys.org/news/2024-11-webb-longstanding-galaxy.html

旋涡星系NGC 628的韦布望远镜图像

图片来源: NASA / ESA / CSA / Judy Schmidt (CC BY 2.0)

窥探过去的能力也许是天文学家所能拥有的最强武器。因为星光需要很长时间才能到达我们这里，所以天文学家可以通过捕捉遥远星系的光，来观察宇宙的历史。

因此，像韦布望远镜这样的天文台非常的有用。靠着它，我们得以研究宇宙形成和演化的细节。最近的研究显示，我们终于可以通过观测，来证明以前提出的星系模型了。

有个模型是解释星系如何获得更丰富的化学元素的（化学增丰）。在早期的宇宙，基本上只存在氢和氦，所以，最初的恒星是巨大的存在，并且没有行星。它们迅速死去，释放出更重的元素，这些重元素产生了更加复杂的恒星和行星。

如此一代代生产出更多的元素。一个星系可能正抚育着从蓝色超巨星到红色矮星在内的一大群后代，那么，当中哪些星星对化学增丰贡献最大呢？

有个模型认为是质量最大的恒星。合理。因为，巨星死亡时会爆炸为超巨星，将内容丰富的外层抛进宇宙深处，使这些物质和巨大的分子云混合，从那之中可以生出新的恒星。不过，20年前左右提出的另一个模型，认为更小的、更像我们的太阳的恒星，对化学增丰贡献更大。

类似太阳的恒星不会在能量巨大的爆炸中死亡。我们的太阳会在几十亿年后膨胀为一颗红巨星。这类恒星为了持续燃烧，它的核会疯狂地加热，以点燃氦气，而它弥散的外层则会膨胀。

赫罗图中将它们称为渐近巨星支，简称AGB恒星。单独AGB恒星抛进星际空间的物质比单独巨星抛的要少，但是它们的数量比巨星的数量要多。所以，该模型认为，AGB恒星对于星系的增丰贡献要更大。

猫眼星云即是一个AGB恒星的遗迹。

两个模型都很有道理，但AGB的这个模型在验证上却很困难。几十亿年前的超新星爆炸容易观测，AGB恒星却不然。幸好有了韦布，我们终于可以检测AGB模型了。

本次研究发表于《自然·天文学》，利用韦布望远镜观测了三个年轻星系的光谱。韦布近红外光谱仪的镜头，可以捕捉高分辨率的红外光谱，研究小组不仅能看到特定元素的存在，还能看到它们的相对丰度。

小组发现了大量碳带和氧带的存在，这在AGB恒星的遗迹中是常见现象，此外还发现了钒和锆等更稀有元素的存在。所有情况综合来看，这指向了一种被称为热脉动渐近巨星支的恒星，简称TP-AGB。

许多红巨星在生命的末期都会进入脉动阶段。灼热的核使外层膨胀，温度稍降，重力稍将恒星压缩，从而使核变热，如此循环。这项研究表明，TP-AGB在增丰星系方面特别高效，从而证实了上述20岁的模型。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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图片来源及版权：Alessandra Masi

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