作者:施勇等 来源:《自然》 发布时间:2014/11/20 16:24:31
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宇宙原初气体可能无法有效形成恒星

星系Sextans A的多波段图像:蓝色部分代表的Very Large Array射电望远镜所探测到的氢原子质量分布,绿色是GALEX卫星所探测的来自大质量恒星的紫外发射,红色代表的是Herschel红外望远镜所探测到的来自尘埃的红外发射(图由施勇制作和提供)。

恒星形成率(单位时间内形成的恒星质量)对气体质量的二维图。橘黄色-白色区域是类银河系在图上的分布,七个绿色的球代表论文中两个星系七个恒星形成区在该图的分布。最右边的双向箭头长度代表了恒星形成率10倍的变化(图由施勇制作和提供)。

130亿年前的早期宇宙, 气体由氢和氦两种元素组成,没有或只含有少量的更重元素(天文上统称为金属元素)。南京大学青年千人入选者施勇教授领导的国际团队所做的最新天文观测表明这类气体无法有效地形成恒星,该结果于2014年10月16日发表于英国《自然》。

宇宙大爆炸之后的气体由氢和氦两种元素组成,随着宇宙空间膨胀而逐渐冷却,在大约130亿年前,开始坍缩形成宇宙第一代和第二代恒星。这些恒星内部剧烈的核聚变反应把氢和氦合成其他更重的元素,如碳和氧等,部分重元素通过恒星风和超新星爆发返回到气体中,使得气体中的重元素含量逐渐增加。发生在富含金属元素气体中的恒星形成是邻近宇宙中(包括我们银河系)新恒星诞生的主要途径。各种理论模型预测贫金属条件下恒星形成的效率(即单位质量气体在单位时间内只有较少一部分才能转化成恒星)不同于富含金属丰度下的恒星形成效率。然而这些理论预测一直缺乏有效的天文观测来证实。

星系Sextans A(如图1所示)和ESO 146-G14是两个临近的恒星形成星系,它们的氧丰度只有太阳丰度的7%和9%,是临近宇宙里为数不多的几个具有如此低金属丰度的星系。研究团队利用欧洲航空航天局的赫歇尔红外空间望远镜获得了两个星系空间分解的红外图像,基于这些红外图像计算出了两个星系中七个恒星形成区域所包含的气体质量。 结合恒星形成率的测量,研究团队发现这些恒星形成区域单位质量气体在单位时间内能形成的新恒星质量远低于类银河系星系所观测的(如图2所示)。

本论文的作者包括南京大学施勇教授(通讯作者),美国加州理工学院的Lee Armus研究员和George Helou教授,美国弗吉尼亚大学Sabrina Stierwalt博士,中国科学院紫金山天文台高煜研究员,中国科学院上海天文台王均智研究员,英国爱丁堡大学张智昱博士和南京大学顾秋生教授。本工作致谢中央组织部,国家自然科学基金,南京大学和中科院的支持。(来源:南京大学)

 
 
 
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