研究矮星系以獲得大圖景

EPFL科學家已經完成了對27個矮星系的詳細分析，確定了它們形成的條件以及它們是如何演化的。這些小型星系是研究新恆星形成機制和宇宙形成的第一步的完美之處。矮星系不發光，因此很難觀測，但它們有很多可以告訴我們宇宙是如何形成的。來自EPFL的天體物理學實驗室(LASTRO)的一組科學家仔細研究了27個這樣的星系，發現它們的恆星形成的機制有驚人的變化。他們辛勤工作的成果發表在天文學和天體物理學上。LASTRO的星系動力學專家Yves Revaz說：矮星系是宇宙中最小的，也可能是最古老的星系。根據標準的宇宙學理論，更大的星系是由這些較小的星系合併而成的。

雖然它們可能被稱為「矮人」，但它們實際上是巨大的，可以在任何地方重達數十萬到幾百萬倍的太陽。它們也是最黑暗物質的星系。因此LASTRO團隊不得不開發高度複雜的計算機模型來研究這些星系的性質、大小和時間——這些都遠遠超出了我們的基本理解。他們的模型考慮到每一個星系的組成部分——氣體、恆星和暗物質——以及暗物質與可見物質之間的關係(在天體物理學中稱為「重子物質」)。這些模型還考慮了宇宙最初在140億年前形成時物質形成的條件，這是由於最近的太空任務發現了宇宙大爆炸的特徵。

分析矮星系，科學家們第一次每一個模型，然後一步一步通過星系」等主要特徵氣體(主要是氫氣)它們包含多少,他們的星際介質的加熱和冷卻,壓縮和膨脹過程，一代又一代的恆星，這些恆星的超新星並由此產生一系列化學物質的釋放。然後科學家們將他們模型的結果與觀測矮星系得到的數據進行了比較——更具體地說，是那些圍繞著我們的銀河系、銀河系及其鄰近的星系仙女座星系(M31)的數據，使用了8米的光學望遠鏡，這是目前最大的望遠鏡。這些矮星系組成了所謂的局部群，距離足夠近，足以讓天體物理學家能夠獲得關於單個恆星的年齡和化學成分的準確信息。

如果科學家想要用這些模型來檢驗他們關於暗物質的理論，以及對宇宙的具體化，以及新恆星形成的條件和時間周期，那麼確保模型的結果與經驗數據相匹配是至關重要的。這是矮星系第一次在這樣的細節和宇宙學條件下進行研究——也就是說，不是把它們看作是孤立的系統，而是考慮到所有的第一個星系之間的相互作用。矮星系的優勢在於，它們對條件的微小變化都有很好的反應，這使得它們成為研究星系的極佳的小白鼠，。例如，通過分析恆星發出的光，能夠確定它們的化學成分，以及它們形成的時間。

模型使我們能夠建立一個不同類型的恆星活動的資料庫，並為我們提供了一些有價值的見解，這些因素可以導致恆星形成加速，減緩甚至完全停止。根據收集到的數據——其中包括大量不同的恆星形成機制，考慮到「小」矮星系的存在——拉斯特羅團隊發現，所使用的具體機製取決於星系黑暗和重子物質的密度。這種密度決定了一個星系是否會繼續形成恆星，或者突然停止。如果一個矮星系的物質太分散，那麼它的氫就會變得太熱而蒸發，意味著它不能再形成恆星。如果在另一方面，一個矮星系有稠密的暗物質光環，那麼恆星的形成就會繼續。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：天文學和天體物理學｜來自：洛桑聯邦理工學院

推薦閱讀：