数据模型显示银河系曾经历两个不同的恒星形成时期

▲根据日本东北大学的Noguchi的介绍，该示意图展示的是银河系中恒星形成的两个阶段。在上半部分的插图中，蓝色（冷)和红色(热)表示气体。下半部分的彩色刻度图显示了Noguchi的模型所计算出的恒星基本构成成分的分布情况，紫色线条表示的是气体的基本构成情况随时间推移的变化过程。叠加的等高线图显示的是美国新墨西哥州阿帕奇点天文台所观测到的太阳周围邻近恒星的分布情况。

大家可能有所不知，银河系其实曾经死亡过一次，我们现在正处于它的第二个生命阶段。据《自然》（Nature）杂志近期刊发的一篇研究论文称，日本东北大学（Tohoku University）Masafumi Noguchi的天文计算结果揭示了一些有关银河系的此前未知的细节：宇宙中的恒星是在两个不同的时代通过不同的机制形成的，这两个阶段之间间隔了一段漫长的休眠期，这时恒星的形成过程中止了，而我们所居住的银河系的历史比人类最初想象的更戏剧化。

Noguchi通过数据模型计算了银河系在100亿年间的演化过程，其中包括了一个名为“冷流吸积”（cold flow accretion）时期，这一概念源自以色列希伯来大学（The Hebrew University）的Avishai Dekel及其团队提出的关于星系在形成过程中如何收集周围气体的新观点。尽管希伯来大学的Yuval Birnboim及其同事们提出，星系是分为两个阶段而形成的观点更适用于质量比银河系大得多的星系，但是Noguchi已经证实了这一理论也同时适用于银河系。其实，银河系的历史被铭刻在恒星的基本构成成分中，因为恒星继承了最初构筑恒星的气体的组成成分。也就是说，恒星在形成时就“记住”了那些气体中的元素含量。

太阳附近有两类拥有不同成分构成的恒星。一类富含α元素（α-elements），比如氧、镁和硅，而另一类含有大量的铁。巴黎天文台（Misha Haywood）及其同事最近的观测结果发现，这种现象在银河系的一大片区域内普遍存在。尽管天文学界对这种恒星一分为二的状况的成因和起源尚且不完全清楚，但是Noguchi的数据模型已经为这个由来已久的谜题提供了答案。

在Noguchi的描述中，银河系历史始于冷气流被送入星系中（冷气流吸积），随即恒星就形成于这些低温气体。在此期间，生命短暂的II型超新星爆炸释放出来的α元素迅速地被这些气体所吸纳。因此,这些第一代恒星含有丰富的α元素。当时间推移到70亿年前，当冲击波出现在星系间并将气体加热到高温时，气体开始停止流入星系，此时恒星的形成过程便中止了。在此阶段中，长寿Ia型超新星滞后的爆炸燃烧将铁元素注入气体中，从而改变这些气体的基本构成成分。当时间来到50亿年前时，气体在释放辐射后开始冷却，于是这些气体便又开始回流到星系中（冷却流），这样就生成了第二代富含铁的恒星，其中也包括我们的太阳。

据美国华盛顿大学（University of Washington）的本杰明·威廉姆斯（Benjamin Williams）及其同事解释，我们的邻居星系仙女座星云中的恒星也是在两个不同的时代中形成的。据Noguchi的模型预测，像银河系和仙女座星云这样的巨大螺旋星系中的恒星在形成过程中经历了一个间隙，而较小的星系则一直持续不断地在生成恒星。Noguchi预计到：“（我们）未来对邻近星系的观测结果可能会对我们关于星系形成的看法与理论带来革命性的改变。”

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 编译：Jonathan 审稿：alone  责编：张梦

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：https://scitechdaily.com/astronomers-reveal-previously-unknown-details-about-the-milky-way/

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