银河系没有混合均匀

来自星系际介质的气体不断地降落在星系上,为持续的恒星形成提供燃料。新研究表明,这种气体不是均匀混合的,银河系中的恒星也不相同。这个结果意味着银河系内的太阳系并不相同。

星系诞生于 气藏 他们用它来制造星星。这种气体是原始的,几乎完全由氢气和氦气组成。它不包含任何更重的元素,天文学家称之为“金属”。

但是来自星系外的气体总是在下雨,提供新鲜的物质。那气体同样是原始的。

“星系由从外部落入的‘原始’气体提供燃料,这些气体使它们恢复活力并允许形成新的恒星”,UNIGE 科学学院天文学系教授、一篇论文的第一作者 Annalisa De Cia 解释说。新研究, 最近发表在 自然,检查新气体在恒星形成中的作用。

恒星演化污染了初始气藏的组成。 恒星融合氢和氦 重元素——金属——如氧、碳、硅等。当它们死亡时,无论是通过行星状星云的拉长和戏剧性的展开还是壮观的超新星爆炸,它们都会将这些金属喷射到周围的星系中。然后这些金属继续自由混合。

“最初,当银河系在 100 亿多年前形成时,它没有金属。然后星星逐渐用它们产生的金属丰富了环境,”德西亚说。

理论模型假设每种气体来源——最初的储层、来自恒星的金属污染富集物以及落入的原始气体——都均匀混合。

“到目前为止,理论模型认为这三种元素均匀混合并达到了太阳组成([在太阳中发现的元素比例]我们银河系中的任何地方,中心的金属丰度略有增加,那里的恒星更多众多”,索邦大学巴黎天体物理研究所研究员帕特里克·佩蒂让解释说,“我们想使用哈勃太空望远镜上的紫外线光谱仪详细观察这一点。”

De Cia 的团队开发了一种测量金属总量的新技术,包括众所周知难以测量的灰尘颗粒的金属含量。他们使用这种技术详细研究了 25 颗恒星。 “[新方法] 包括通过同时观察铁、锌、钛、硅和氧等多种元素来考虑气体和灰尘的总成分”,De Cia 解释说。 “然后我们可以追踪灰尘中存在的金属数量,并将其添加到之前观察到的已经量化的数量中以获得总数。”

他们发现大量的金属 在整个银河系中千差万别,一些地区的金属含量仅为太阳的 10%。这意味着我们银河系中的气体不是均匀混合的,除其他后果外,整个银河系中行星的形成也不是均匀的。

“这一发现在星系形成和演化的理论模型设计中发挥了关键作用,”UNIGE 天文学系研究员 Jens-Kristian Krogager 说。 “从现在开始,我们将不得不通过提高分辨率来完善模拟,以便我们可以包括银河系不同位置金属丰度的这些变化。”

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