科學家揭開星系「熄滅」奧秘：歲數決定內外機制（全文）

（原標題：科學家揭開星系"熄滅"奧秘：歲數決定內外機制）

參考消息網7月12日報道 美媒稱，最新研究對星系「熄滅」，即停止孕育新恆星這一現象進行了全面調查。

據合眾國際社7月8日報道，「熄滅」是指不再產生新恆星。渴望摸清星系演化規律的宇宙學家一直以來都在試圖搞清楚這些星係為何會停止產生新恆星。

加州大學裡弗賽德分校研究人員進行的一項最新研究為我們描繪了一幅清晰的星系「熄滅」圖景。美國《天體物理學雜誌》上刊登的文章對此進行了詳細描述。

報道稱，「熄滅」的觸發因素可分為外部和內部機制。究竟是哪種機制導致了星系「熄滅」，還要看星系的歲數有多大。

前加州大學裡弗賽德分校研究生貝赫納姆·達爾維希說：「基於可觀察到的星系屬性以及精密的統計方法，我們發現，總體而言，外部作用導致的『熄滅』只發生在星系生命最後的80億年間。而在這個最後階段之前，也就是更接近宇宙初始的時間裡，內部作用才是關閉恆星產生過程的主要機制。」

內部和外部「熄滅」機制通過掠奪星系氣體或是向其提供並不適合產生恆星的氣體而使其停止孕育新星。

從外部來看，將衰落星系拽入星系團可掠奪星系中的氣體。與其他星系產生多重而激烈的引力碰撞也可掠奪星系的氣體。星系冷卻氣體的外部供給也可以被關閉，使其無法得到新恆星形成所需的物質。

從內部來看，黑洞能加熱氣體使其無法冷卻和凝結，而這正是恆星形成所必需的。黑洞還可產生噴射流、風和強烈的恆星射線，將星系的氣體逼出去。巨大的年輕恆星和超新星也會產生類似的氣體外流效果。

報道稱，這些機制並非新發現，但研究人員一直都在絞盡腦汁地想要搞明白究竟是哪種機制最常引發星系「熄滅」。而他們也想知道，對於大型、小型、螺旋、橢圓、不規則形狀等特定類型的星系來說，是否某些特定促發因素會更常見？此外，天文學家還想搞清楚每種機製作用的時長，以及「熄滅」在星系演化過程中所扮演的角色。

研究人員尚未找到所有這些問題的答案，不過最新發現已經開始揭開宇宙中這些神秘現象的面紗了。

天文學家巴赫拉姆·穆巴謝爾說：「我們發現，總體而言，外部作用的時間尺度相對較短，約為10億年，且能更有效地『熄滅』那些質量較大的星系。而內部作用對於那些密度較大的星系群來說則比較明顯。」

「時間尺度非常重要，」穆巴謝爾說，「一個較短的時間尺度表明，我們需要尋找能夠快速讓星系『熄滅』的外部作用。研究得到的另一個重要結論是，在新星形成停止的過程中，內部和外部因素並不是各自單獨起作用。」

達爾維希和穆巴謝爾目前正在星系區域和整個宇宙網路中尋找其他的「熄滅」模式。

下一頁：天文學家發現最年輕系外行星 獲行星系統誕生新見解

【延伸閱讀】天文學家發現最年輕系外行星 獲行星系統誕生新見解

參考消息網6月22日報道 台媒稱，天文學家20日宣布，在我們太陽系外發現1顆最年輕的行星，為行星系統如何形成帶來新的見解。

據台灣「中央社」網站6月20日援引法新社報道，這顆年齡1100萬年的太陽系外行星名為K2-33b，快速繞行母恆星K2-33的軌道，公轉周期僅5.4天。

報道稱，K2-33b的存在顯示行星形成後，能夠很快地確定其軌道距離。

天文學家在美國天文學會（American Astronomical Society）發行的科學期刊《天文期刊》（Astronomical Journal）公布相關細節。

K2-33b約是地球的5倍大，這顆年輕的太陽系外行星被分類為「超級海王星」（super-Neptune）。

位於天蠍座的系外行星K2-33b，距離地球470光年。

點擊圖片進入下一頁

資料圖片：系外行星

（2016-06-22 11:31:15）

下一頁：西媒：科學家在星系空曠區發現前所未有的超大黑洞

【延伸閱讀】西媒：科學家在星系空曠區發現前所未有的超大黑洞

參考消息網4月8日報道 西媒稱，2011年美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家在后髮座星系發現了一個前所未有的、令人震驚的超級大黑洞。它的質量相當於210億個太陽，被載入吉尼斯紀錄大全。現在同一研究團隊又發現了一個大黑洞，比上一個略小一些，但同樣大到不可思議：它的質量相當於170億個太陽。它位於距離地球2億光年的NGC1600星系中，這個星系在天空中的位置與后髮座星系相對，所在區域相對空曠。

據西班牙《阿貝賽報》網站4月6日報道，科學家認為，在意想不到的天空區域中發現第二大黑洞，意味著宇宙中的超級大黑洞可能比之前預想的更常見。他們在發表於《自然》周刊上的文章中如此解釋。　　

報道稱，迄今為止發現的最大的超級大黑洞，即那些質量約為太陽質量100億倍的大黑洞，都位於超大星系的核心，這些超大星系又與其他大星系並存於某區域。雖然在宇宙星系密布區的某個大星系中發現超級大黑洞屬於意料之中，就像在曼哈頓發現摩天大樓一樣，但在星系稀疏的區域發現超級大黑洞看似不太可能。但是新發現說明，或許它們並不是如此罕見，因為NGC1600星系是很常見的星系。

有趣的是，對環繞黑洞的恆星的運動的追蹤暗示，它有可能是一個雙黑洞。或許雙黑洞在大星系中很常見，因為大星系大都是與其他星系合併生長而成的，而每個星系的核心都應該帶一個黑洞。這些黑洞經過互相移動，最終合併成新大星系核心的單一黑洞，在這個過程中釋放出引力波。

報道稱，當物質變得極其密集，甚至連光都不能逃脫它的引力之時就形成了黑洞。宇宙初期氣體充沛，一小部分黑洞不斷生長成為超大黑洞，釋放出大量的能量。回看遙遠的宇宙，這些超級大黑洞看起來就像非常明亮的類星體。而當天文學家從地球附近觀察時，看到的卻是氣體稀少、布滿恆星的星系而非類星體。然而這些本地星系中的最大星系，或許還在其核心中央保留著古老的類星體。研究人員表示，2011年在NGC4889和NGC3842星系發現的黑洞，每個黑洞的質量相當於大約100億個太陽，可能是處於休息狀態的類星體。因為NGC1600星系是一個很少有新恆星形成的古老星系，天文學家猜測，它或許也有一個曾經熊熊燃燒、但現在正在休眠的類星體。那麼它將是在本地宇宙星體稀疏區發現的第一個類星體。

科學家表示，很可能包含最大黑洞的最亮的類星體，不一定非得存在於宇宙中的星系密集區域，NGC1600星系是第一個存在於本地宇宙星系密集區之外的超大黑洞，或許也將是第一個同樣存在於星系密集區之外的非常明亮的類星體的後代。（編譯/王露）

點擊圖片進入下一頁

資料圖片：科學家觀測到兩個合併的黑洞產生的引力波。（來源：國家地理中文網）

（2016-04-08 00:11:02）

下一頁：哈勃發現已知最遙遠星系 距離地球134億光年

【延伸閱讀】哈勃發現已知最遙遠星系 距離地球134億光年

參考消息網3月5日報道 英媒稱，哈勃太空望遠鏡發現了已知宇宙里最遙遠的天體——一個距地球134億光年的星系。

據英國《每日電訊報》網站3月4日報道稱，我們看到的來自該星系的光芒，是在導致宇宙誕生的大爆炸僅僅4億年後發出的。

這一發現打破了天文學家觀測的最遠紀錄。

這個被稱為GN-z11的星系與地球的距離是通過分析其光譜組成測量出來的。

由於宇宙的膨脹，遙遠天體在離我們而去的時候，光譜會發生「紅移」現象。一個天體的紅移量越大，它離我們就越遠。

此前，保持紅移量最大紀錄的是EGSY8p7星系，為8.68。但GN-z11的紅移量達到11.1，也就是說，它來自宇宙誕生後僅4億年。

美國耶魯大學研究團隊成員帕斯卡爾·厄施博士說：「我們在時間上又向宇宙誕生推進了一大步，這超出了我們對哈勃望遠鏡能力的預期。我們成功觀察到一個在宇宙年齡只有現在的3%時的星系。」

科學家認為，大約138億年前，宇宙中現有的一切從大爆炸中誕生。

點擊圖片進入下一頁

這是美國航天局公布的一張由哈勃望遠鏡在2001年6月26日拍攝的火星的資料照片。

（2016-03-05 11:04:08）

下一頁：西媒:銀河系背後暗藏數百星系 或解開巨引源謎團

【延伸閱讀】西媒:銀河系背後暗藏數百星系 或解開巨引源謎團

參考消息網2月14日報道 西媒稱，一個國際天文學家團隊首次在銀河系背後發現了隱藏著的數百個星系。研究人員認為，這一發現將有助於解釋天文學界稱之為「巨引源」的神秘力量。巨引源位於距離地球1.5億至2.5億光年遠的拉尼亞凱亞超星系團中心，它產生的巨大引力把包括銀河系在內的幾億光年外的數十萬個星系拉向一個空間。

據西班牙《阿貝賽報》2月10日報道，根據這一團隊發表在美國《天文學雜誌》上的研究報告，儘管新發現的這些星系距離地球僅2.5億光年，但此前一直隱藏在銀河系背後從未被發現。從地球的角度看出去，銀河系中心地帶就像升起了一座星體和塵埃組成的高牆，使我們無法看到後面有些什麼。

報道稱，不過，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的帕克斯射電望遠鏡以及最新型的接收裝置幫助天文學家們得以穿過這座「高牆」，仔細觀察那片此前從未被探測過的廣袤空間。這一發現將幫助科學家解開能夠產生相當於千萬億個太陽的引力的「巨引源」謎團。

主導該研究的西澳大利亞大學天文學家利斯特·斯特夫利-史密斯表示，他的團隊在銀河系背後共發現883個星系，其中至少有1/3對研究人員來說是完全陌生的。

斯特夫利-史密斯表示：「毋庸置疑，銀河系非常瑰麗，也很值得研究，但它完全擋住了我們觀測其背後其他星系的視線。」

他表示，上世紀70年代至80年代，天文學家首次發現數十萬個星系都產生了巨引源，很多都偏離了僅按照宇宙膨脹規則應遵循的方向。因此，一定存在一種極大的力量能夠同時吸引這麼多的星系。天文學界就是從那時起開始研究所謂的「巨引源」。

斯特夫利-史密斯表示：「目前我們不明白是什麼造成銀河系引力加速，也不清楚這種力量的來源。我們知道在這片陌生的區域有些非常巨大的星系群，我們稱之為星系團或超星系團。整個銀河系都在以20萬公里的時速飛向這個區域。」

此外，天文學家還在這一區域發現了一些新的天體結構，如三個星系密集區以及兩個星系團。

該研究的另一位負責人、南非開普敦大學天文學家勒妮·克蘭-科特韋格表示，幾十年來天文學界一直在努力地對銀河系背後的星系進行繪圖。她說：「我們採用了一系列技術，但只有射電望遠鏡成功幫助我們撥開銀河系的迷霧並看到那片未知的區域。一個星系平均包含上千億顆恆星，因此新發現的這些隱藏的星系意味著那裡有無數對我們來說未知的星體。」

點擊圖片進入下一頁

資料圖片：銀河系

（2016-02-14 13:45:02）

下一頁：殭屍星系？銀河系或數十億年前就已「死亡」

【延伸閱讀】殭屍星系？銀河系或數十億年前就已「死亡」

點擊圖片進入下一頁

有一種觀點認為，就像一個殭屍，我們的銀河系其實早已「死去」，但卻還繼續「活著」。左圖是一個旋渦星系，其中有很多發著藍光的年輕恆星；右圖是一個橢圓星系，其中有很多發紅光的年老恆星

新浪科技訊 北京時間2月4日消息，據英國《每日郵報》報道，有一種觀點認為，就像一個殭屍，我們的銀河系其實早已「死去」，但卻還繼續「活著」。我們的近鄰——仙女座大星系的情況可能也類似，這個星系可能早在數十億年前便已經死去，但直到近期才開始表露出它「死亡」的徵兆。

星系似乎可以有兩種非常不同的死亡途徑，分別由兩種非常不同的機制過程所驅使——這裡所說的「死亡」是指星系中不再孕育新的恆星。對於銀河系或者仙女座星系這樣的星系來說，這一死亡的過程是極其緩慢的，常常持續數十億年之久。

隨著時間推移，星系如何以及為何會停止產生新的恆星？如何以及為何會改變自己的形狀？這些都是星系天文學家們想要弄清楚的重大問題。

現在，我們很有可能正在接近能夠回答這些問題的邊緣。而這一進展部分要歸功於全世界無數的志願者們，正是這些默默無聞的普通人，通過志願奉獻出自己的業餘時間，幫助專業天文學家們梳理數以百萬計的星系圖像數據樣本，並進行歸類，從而大大加快了專業天文學家們的研究進展。

點擊圖片進入下一頁

星系大致可以分類為旋渦星系和橢圓星系。前者內部常常含有發藍色光芒的質量巨大但壽命短促的年輕恆星，而後者則多含有質量較小，發偏紅光芒的年老恆星。這樣的分類方法是根據20世紀初進行的巡天結果劃分的

星系中新生恆星的孕育

星系是一個活躍的系統，它不斷將其內部的氣體轉化為新生的恆星。和人一樣，星系也需要食物。不過對於星系來說，它的食物就是從周圍的宇宙網結中汲取新鮮的氫氣。宇宙中的大部分可見物質都被束縛在一張我們看不到的無形大網結構中，由暗物質構成的無數巨大的暈和線狀結構勾結成了這張宇宙之網，這是宇宙中最大的結構。

隨著這些氣體雲團進一步冷卻並在暗物質暈的引力作用下聚集，它們就會逐漸形成一個盤狀並進一步冷卻，最終這些氣體雲團開始分裂，並在各自自身引力下塌縮形成一個個新的恆星。

另一方面，隨著恆星逐漸老去並死亡，它們會通過恆星風或超新星爆發的方式將一部分氣體重新返還給星系。隨著大質量恆星在猛烈的超新星爆發中消亡，它們會加熱周圍空間中的氣體物質並阻止它們快速冷卻的進程。

這就構成了天文學家們所稱的反饋機制，星系中的恆星形成過程在這樣的反饋機制循環中達到了自我平衡。死亡恆星產生的大量熱量加熱星系中的氣體，造成它們無法快速冷卻收縮，也就無法快速形成新的恆星，最終控制了星系中新生恆星誕生的速率。

大部分能夠孕育新生恆星的星系都是盤狀的，比如旋渦星系或棒旋星系，銀河系就是一個棒旋星系。但還有一種非常不同的星系類型，那就是橢圓星系，它們的外觀一般接近圓形或是橢圓形。這些星系相比之下不會那麼活躍——它們已經失去了新鮮氣體的供應，因此也已經停止了新生恆星的形成。其內部的恆星軌道顯得混亂，從而使整個星系形成了相對更規整的外觀。

如上所述，這些橢圓星系有兩個重要的不同點：首先這些星系已經不再形成新的恆星了，其次它們的外觀與旋渦星系很不一樣。我們可以猜想，這些星系之前一定是發生了某些不同尋常的情況，最終產生了這樣巨大的不同。那麼這樣的情況到底是什麼？

點擊圖片進入下一頁

為了掌握更多樣本，在統計學尺度上對整個問題進行全面考察。研究人員需要對SDSS等巡天項目拍攝的數以百萬計的大量星系圖像進行外形等方面的逐一排查分類。他們發起了一項名為「星系動物園」（Galaxy Zoo）的眾包項目，任何人都可以登錄這個網站參與工作

藍色=年輕，紅色=年老？

星系大致可以分類為旋渦星系和橢圓星系。前者內部常常含有發藍色光芒的質量巨大但壽命短促的年輕恆星，而後者則多含有質量較小，發偏紅光芒的年老恆星。這樣的分類方法是根據20世紀初進行的巡天結果劃分的。

然而，更近期進行的一些現代巡天觀測，如美國的斯隆數字巡天項目（SDSS）所記錄到的星係數量遠遠超過了100年前的觀測。在SDSS的記錄中，科學家們發現其中的很多星系開始難以被歸類到這兩種分類中的任何一種中去了。

比如，天文學家么注意到有一類星系內部含有偏紅色的年老恆星且相對平靜的星系，其外觀仍然大致是盤狀，而不是橢球體外觀。不知怎的，這些星系在停止恆星形成的同時竟然沒有改變自身的結構，這讓科學家們困惑不已。但這還沒完，科學家們同時也觀測到一些散發著藍光的橢圓星系。這些藍色橢圓星系的結構與那些「紅色的死亡橢圓星系」是類似的，但它們卻散發著年輕大質量恆星的藍光，顯示其內部仍然存在活躍的恆星新生作用。

這究竟是怎麼回事——紅色的旋渦星系和藍色的橢圓星系？這完全與我們之前以為完備的理論不符合。

點擊圖片進入下一頁

對銀河系進行這樣的研究要困難的多。我們生活在銀河系內部，因此要想從總體上判斷銀河系的情況就困難重重。但是完全可能的情況是，和仙女座大星系一樣，我們的銀河系可能早在數十億年前就已經死去了

偉大的志願者們

為了掌握更多樣本，在統計學尺度上對整個問題進行全面考察。研究人員需要對SDSS等巡天項目拍攝的數以百萬計的大量星系圖像進行外形等方面的逐一排查分類。然而這樣的海量工作讓人望而生畏。於是他們想到了請求世界各地天文愛好者們的幫助，希望能夠藉助志願者們的力量克服這個巨大的困難。

他們發起了一項名為「星系動物園」（Galaxy Zoo）的眾包項目，任何人都可以登錄這個網站註冊賬號，隨後會有一個簡單的任務介紹和練習。當你對星系分類有初步了解之後，系統就會開始從資料庫中調取SDSS等巡天項目拍攝的星系圖像，你就可以開始輕點滑鼠，對這些星系進行歸類。而為了確保分類的準確性，每一張星系圖像都會被反覆提交給不同的志願者進行歸類，從而從統計學上最大程度降低分類錯誤的可能性。

當科學家們隔了一段時間之後查看後台數據，他們驚訝地發現所有需要分類的數百萬個星系都已經被平均鑒定了70次，從而讓科學家們有了紮實可靠的星系大樣本歸類分析數據，並且這一分析數據還自動帶有概率誤差估計。比如，有些星系的分類異議較小，70名志願者中有65人認為這個星系屬於橢圓星系。很好！但也有一些星系的歸類志願者之間存在較大異議，這也很說明問題，能夠為專業天文學家的工作提供很多有價值的信息。

藉助「人多力量大」這樣簡單粗暴的手段，科學家們成功克服了大樣本分析中遇到的難題，而人類大腦對於複雜圖像分類識別方面的優勢是目前任何計算機演算法模型都還無法比擬的。在志願者們的幫助下，天文學家們發現了更多藍色橢圓星系和紅色旋渦星系的案例。

「綠谷」和殭屍星系

星系演化的分界點被稱作「綠谷」（green valley）。這名字聽上去似乎令人有心曠神怡之感，但實際上它是指那些介於發藍光，正有大量新生恆星形成的星系（被稱作「藍色雲」-blue cloud）以及發紅光，成員恆星相對年老的星系（被稱作「紅色序列」-red sequence）之間的星系類型。

也就是說，那些發綠光或是其他中間型顏色光的星系可能正處於恆星形成過程即將終止的狀態，但目前仍然還有緩慢的恆星形成過程，在此期間有少量恆星誕生。這顯示星系的死亡過程「剛剛」發生，或許只是在數億年前。

當科學家們審視不同星系的死亡速率時，他們發現死亡過程相對緩慢的是那些旋渦星系，而死亡過程相對迅速的則是那些橢圓星系。必定存在兩種不同的機制決定了這樣的速率差異。

當科學家們對於這一問題開展深入研究時，情況開始變得明了：外界新鮮氣體物質的供應在很大程度上決定了這兩種不同的演化路徑。

想像一個像我們銀河系這樣的旋渦星系，一直以來它都在利用外部供應的新鮮氫氣物質孕育著大量的新生恆星。

然後發生了某些事，切斷了這個星系從外部獲得新鮮氣體供應的途徑。這樣的事情有很多種可能：或許是它落入了一個大型星系團內部，溫度較高的星系間氣體阻止了新鮮氣體流入星系內部；或許是這個星系的暗物質暈急速膨脹，導致流向星系的氣體被加熱，以至於在宇宙年齡的時間尺度內都無法冷卻到足夠低的溫度。不管是何種情況，現在這個漩渦星系就只能依靠自己內部僅剩下的一些氣體物質維持恆星的形成了。

由於這樣的氣體儲備可能是巨量的，而氣體合成恆星的過程本身又非常緩慢，因此我們的旋渦星系可以在很長很長的一段時間內一直維持較低但不為零的恆星新生速率，從而讓它看上去呈現的是「卑微地活著」的狀態，但在數十億年的時間範圍內，這樣的恆星新生速率仍然將會不斷下降，直到完全停止。

旋渦星系這種利用剩餘氣體儲備維持新生恆星誕生，從而導致的極緩慢的死亡過程容易給我們造成一種錯覺：當我們意識到這個旋渦星系的恆星形成臨近停止時，實際上觸發它死亡的按鈕可能早在數十億年前就已經按下了。

仙女座大星系是距離銀河系最近的大型星系，它就是一個位於「綠谷」中的星系，也就是說它很有可能早在數十億年前就已經死亡——根據這一最新理論，仙女座大星系很有可能是一個殭屍星系——早已死亡，但一直以「卑微活著」的面目示人。

那麼銀河系的情況呢？對銀河系進行這樣的研究要困難的多。我們生活在銀河系內部，因此要想從總體上判斷銀河系的情況就困難重重——正所謂「不知廬山真面目，只緣身在此山中」。

但是，依據精確性沒有那麼高的有限的數據，我們可以大致判斷銀河系基本上是處在邊緣位置，即將滑落到「綠谷」中去。因此，完全可能的情況是，和仙女座大星系一樣，我們的銀河系可能早在數十億年前就已經死去了。（晨風）

（2016-02-04 08:28:14）

(原標題：科學家揭開星系"熄滅"奧秘：歲數決定內外機制)

本文來源：參考消息網 責任編輯：王曉易_NE0011
推薦閱讀：