矮星系利用一千万年的安静期来产生恒星

如果你观察充满恒星的巨大星系，你可能会认为它们是恒星工厂，生产出明亮的气体球，这是情有可原的。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其背后的原因：这些星系在吹散扰乱其环境的气体方面延迟了1000万年。恒星形成区域能够保留其气体和尘埃，从而使更多恒星能够合并和演化。

在这些相对原始的矮星系中，大质量恒星(质量约为太阳质量20至200倍的恒星)会塌缩成黑洞，而不是爆炸成超新星。但在进化程度更高、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。气体和尘埃被喷出星系，恒星形成很快停止。

他们的发现发表在《天体物理学杂志》上。

“当恒星变成超新星时，它们会通过产生和释放金属来污染环境，”该研究的第一作者、本科生研究员米歇尔·杰克曼(MichelleJecmen)说。“我们认为，在金属丰度较低的情况下——相对未受污染的星系环境——强超级风的开始会延迟一千万年，这反过来又会导致更高的恒星形成。”

密歇根大学的研究人员指出了所谓的哈勃音叉，该图描绘了天文学家埃德温·哈勃对星系进行分类的方式。音叉的手柄里是最大的星系。这些星系巨大、圆形且充满恒星，它们已经将所有气体变成了恒星。沿着音叉的尖齿的是螺旋星系，它们的致密臂上确实有气体和恒星形成区域。音叉尖齿的末端是进化最少、最小的星系。

该研究的资深作者、密歇根大学天文学家莎莉·奥伊(SallyOey)说：“但是这些矮星系确实有这些真正的恒星形成区域。”“关于其中的原因有一些想法，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。”

哈勃太空望远镜拍摄的Mrk71-A的剖面图，该区域表现出强烈的辐射冷却(因此缺乏超级风)。图片来源：ObservatoriodeCalarAlto、J.vanEymeren(AIRUB、ATNF)和Á.R.洛佩斯-桑切斯

此外，杰克曼说，这一千万年的安静期为天文学家提供了观察类似于宇宙黎明(大爆炸后一段时间)的场景的机会。在原始矮星系中，气体聚集在一起并形成间隙，辐射可以通过间隙逸出。这种先前已知的现象被称为“栅栏”模型，紫外线辐射从栅栏的板条之间逸出。这种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，因为它会电离氢——这一过程也在大爆炸之后发生，导致宇宙从不透明变成透明。

“因此，观察具有大量紫外线辐射的低金属丰度矮星系有点类似于回望宇宙黎明，”杰克曼说。“了解大爆炸附近的时间非常有趣。它是我们知识的基础。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。”

由Oey领导的第二项研究发表在《天体物理学杂志快报》上，使用哈勃太空望远镜观察了Mrk71，这是附近一个矮星系中距离大约1000万光年的区域。在Mrk71中，研究小组发现了Jecmen场景的观察证据。该团队利用哈勃太空望远镜的新技术，采用了一套滤光片组来观察三重电离碳的光。

奥伊说，在更进化的星系中，有大量的超新星爆炸，这些爆炸将星团中的气体加热到非常高的温度——几百万开氏度。当这股炽热的超级风膨胀时，它将剩余的气体从星团中吹出。但在像Mrk71这样的低金属丰度环境中，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。

该团队的滤光片捕捉到整个Mrk71中电离碳的漫射光，表明能量正在辐射出去。因此，不存在炎热的超级风，而是让稠密的气体留在整个环境中。

奥伊和杰克曼表示，这对他们的工作有很多影响。

奥伊说：“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所看到的星系的特性也可能很重要。”“我认为我们仍在了解后果的过程中。”