矮星系使用1000万年的安静期来产生恒星

如果你看到充满恒星的巨大星系，你可能会认为它们是恒星工厂，生产出灿烂的气体球。但实际上，进化程度较低的矮星系拥有更大的恒星工厂区域，恒星形成率更高。

现在，密歇根大学的研究人员发现了这背后的原因：这些星系在吹出扰乱环境的气体方面有1000万年的延迟。恒星形成区域能够附着它们的气体和尘埃，使更多的恒星合并和演化。

在这些相对原始的矮星系中，大质量恒星——大约是太阳质量的20到200倍的恒星——坍缩成黑洞，而不是像超新星一样爆炸。但是在更进化、污染更严重的星系中，比如我们的银河系，它们更有可能爆炸，从而产生集体超级风。气体和尘埃被吹出银河系，恒星形成迅速停止。

他们的研究结果发表在《天体物理学杂志》上。

“当恒星变成超新星时，它们通过产生和释放金属来污染环境，”该研究的第一作者和本科研究员Michelle Jecmen说。“我们认为，在低金属度 – 相对未受污染的星系环境中 – 强超级风的开始有1000万年的延迟，这反过来又导致更高的恒星形成。

密西根大学的研究人员指出了所谓的哈勃音叉，这张图描绘了天文学家埃德温·哈勃对星系进行分类的方式。在音叉的手柄上是最大的星系。这些星系巨大、圆润、充满恒星，已经将所有的气体转化为恒星。沿着音叉的尖齿是螺旋星系，它们的紧凑臂上确实有气体和恒星形成区域。在音叉的末端，尖齿是进化最少、最小的星系。

“但这些矮星系只有这些真正的mondo恒星形成区域，”该研究的资深作者，UM天文学家Sally Oey说。“关于为什么会这样，有一些想法，但米歇尔的发现提供了一个非常好的解释：这些星系很难阻止它们的恒星形成，因为它们不会吹走它们的气体。

此外，这1000万年的平静期为天文学家提供了观察类似于宇宙黎明的场景的机会，这是大爆炸之后的一段时间，Jecmen说。在原始的矮星系中，气体聚集在一起并形成间隙，辐射可以通过这些间隙逸出。这种以前已知的现象被称为“纠察栅栏”模型，紫外线辐射从栅栏的板条之间逸出。延迟解释了为什么气体有时间聚集在一起。

紫外线辐射很重要，因为它使氢电离——这一过程也发生在大爆炸之后，导致宇宙从不透明变透明。

“因此，观察具有大量紫外线辐射的低金属度矮星系有点类似于一直追溯到宇宙黎明，”Jecmen说。“了解大爆炸附近的时间非常有趣。这是我们知识的基础。这是很久以前发生的事情——它是如此令人着迷，以至于我们可以在今天存在的星系中看到类似的情况。

第二项研究发表在《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）上，由Oey领导，使用哈勃太空望远镜观察了Mrk 71，这是附近一个矮星系中的一个区域，距离大约1000万光年。在Mrk 71中，研究小组发现了Jecmen情景的观测证据。使用哈勃太空望远镜的新技术，该团队采用了一套滤光片，可以观察三重电离碳的光。

在具有大量超新星爆炸的更进化的星系中，这些爆炸将星团中的气体加热到非常高的温度 – 数百万开尔文，Oey说。随着这种炽热的超级风的膨胀，它将其余的气体从星团中吹出。但是在像Mrk 71这样的低金属度环境中，恒星不会爆炸，该区域内的能量会被辐射出去。它没有机会形成超级风。

该团队的滤光片在整个Mrk 71中拾取了电离碳的漫射光芒，表明能量正在辐射出去。因此，没有热的超级风，而是允许浓密的气体在整个环境中保留。

Oey和Jecmen说，这对他们的工作有很多影响。

“我们的发现对于解释詹姆斯韦伯太空望远镜目前在宇宙黎明时看到的星系的特性也可能很重要，”Oey说。“我认为我们仍处于了解后果的过程中。