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74个星系中的10万颗恒星工厂揭示了恒星的形成

发布时间:2019-01-10 22:22:01

星系有各种各样的形状和大小。然而,星系中一些最显着的差异与它们在何处以及如何形成新恒星有关。解释这些差异的令人信服的研究一直难以捉摸,但这种情况即将发生变化。

利用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)进行的一项广泛的新研究项目,即PHANGS-ALMA(附近GalaxieS中的高角度分辨率物理学),通过测量这个问题,以比以往更大的功率和精度深入研究这个问题。人口统计学特征和惊人的100,000个恒星托儿所的特征遍布74个星系。

PHANGS-ALMA是一项史无前例的正在进行的研究活动,已经积累了750小时的观测资料,并让天文学家更清楚地了解恒星形成周期如何变化,具体取决于每个人的大小,年龄和内部动态。星系。与之前的同类调查相比,此广告系列的效果要强十倍到一百倍(取决于您的参数)。

“有些星系正疯狂地爆炸新星,而其他星系早就耗尽了大部分燃料用于恒星形成。这种多样性的起源可能很大程度上取决于恒星托儿所本身的性质,”天文学家Erik Rosolowsky说道。加拿大阿尔伯塔大学和PHANGS-ALMA研究团队的联合首席研究员。

他在本周于华盛顿州西雅图召开的美国天文学会第233次会议上介绍了这项研究的初步结果。基于此活动的几篇论文也发表在“天体物理学杂志”和“天体物理学杂志快报”上。

罗佐洛夫斯基说:“以前对前几代射电望远镜的观察提供了一些关于冷,密集恒星托儿所性质的重要见解。” “然而,这些观察结果缺乏敏感性,精细尺度分辨率以及研究整个地方星系群体的整个恒星托儿所的能力。这严重限制了我们将个体恒星托儿所的行为或特性与他们生活的星系的属性。“

几十年来,天文学家推测,各种尺寸的盘状星系将氢转化为新恒星的方式存在根本差异。一些天文学家推测,较大的,通常较旧的星系,在恒星生产方面的效率不如其较小的表兄弟。最合乎逻辑的解释是这些大星系的恒星托儿所效率较低。但用观察结果测试这个想法一直很困难。

ALMA首次允许天文学家进行必要的广泛普查,以确定星系的大尺度特性(大小,运动等)如何影响单个分子云尺度上恒星形成的周期。这些云只有大约几十到几百光年,这在整个星系的规模上非常小,尤其是在距离数百万光年远的地方。

“恒星在某些星系中的形成效率高于其他星系,但缺乏高分辨率,云尺度的观测意味着我们的理论经过了微弱的测试,这就是为什么这些ALMA观测非常重要,”俄亥俄州的天文学家亚当·勒罗伊说。州立大学和PHANGS-ALMA团队的联合首席研究员。

天文学家指出,恒星形成之谜的一部分与星际介质有关 - 所有物质和能量都充满了恒星之间的空间。

天文学家明白,恒星托儿所内和周围有一个持续的反馈回路。在这些云层中,一团密集的气体坍塌并形成恒星,从而破坏了星际介质。

“事实上,将早期的PHANGS观测结果与新形成的恒星的位置进行比较表明,新形成的恒星很快就会破坏它们的诞生云,”罗索洛夫斯基说。 “PHANGS团队正在研究这种破坏如何在不同类型的星系中发挥作用,这可能是恒星形成效率的关键因素。”

对于这项研究,ALMA正在从南半球可见的所有相对较大的,通常是面对面的螺旋星系中观察到一氧化碳(CO)分子。 CO分子自然地发出ALMA可以检测到的毫米波长的光。它们在突出恒星形成云的位置方面特别有效。

“ALMA是一种非常高效的机器,用于在附近星系的大面积区域绘制一氧化碳,”Leroy说。 “它能够进行这项调查,因为12米碟子的综合能力,研究精细尺度的特征,以及阵列中心的较小的7米碟子,这些碟子对大型特征很敏感,基本上填补了空白。“

同伴调查PHANGS-MUSE正在使用超大望远镜来获取ALMA观测到的前19个星系的光学成像。 MUSE代表多单元光谱探测器。另一项调查显示,PHANGS-HST使用哈勃太空望远镜对这些星系中的38个星系进行了调查,以寻找最年轻的恒星星团。总之,这三个调查通过探测冷分子气体,它的运动,电离气体的位置(恒星已经形成的区域)以及星系的完整恒星群体,给出了星系形成恒星的完美情况。

“在天文学中,我们没有能力随着时间的推移观察宇宙的变化;时间尺度只会使人类存在相形见绌,”罗索洛夫斯基指出。 “我们不能永远地观察一个物体,但我们可以观察到不同大小和年龄的星系中成千上万的恒星形成云,以推断星系演化是如何运作的。这就是PHANGS-ALMA运动的真正价值。”

“我们还会观察每个星系中数千到数万个恒星形成区域,在它们的整个生命周期中捕捉它们。这让我们可以描绘出跨越星系的恒星托儿所的诞生和死亡,这在ALMA之前几乎是不可能的,” Leroy补充道。

到目前为止,PHANGS-ALMA已经在附近的宇宙中研究了大约100,000颗类似猎户座星云的物体。预计该活动最终将观测到约30万个恒星形成区域。

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