新研究显示银河系中气体和金属组成与预期的不同

2021-09-10 08:17:17
来源:文章来源于网络

  为了更好地理解银河系的历史和进化,天文学家们正在研究构成我们银河系的气体和金属构成。 其中有三个主要元素非常突出:来自银河系外的初始气体、银河系内恒星之间的气体以及由这些气体中存在的金属凝结而成的灰尘。

  迄今为止,理论模型假设这三个要素在整个银河系统中均匀混合,达到了与太阳大气相似的化学富集水平,被称为太阳金属性。今天,来自日内瓦大学的天文学家小组证明,这些气体不像以前想的那样混合,对系统进化的理解有很大影响。因此,必须修改银河系进化的模拟。这些研究结果已经发表在《自然》杂志上。
  星系由星的集体构成,主要由氢和一点氦构成的星系间介质气体凝结而成。这种气体不像星系中的气体那样含有金属。尽管它们是气态的原子,但在天文学中,所有重于氦的化学元素都被称为";金属";。星系由从外部落入的处女气体提供燃料,使其恢复活力,使新星形成。同时,星星在生命的全过程中燃烧构成氢,通过核聚变合成形成其他要素。
  当一颗达到生命终点的星星爆炸时,它将产生的金属排出,如铁、锌、碳和硅,并将这些元素输入银河气体。这些原子随后可以凝结成灰尘,尤其是银河系中冷密度大的地方。原来,银河系形成的时候,也就是百亿年前,没有金属。然后,恒星逐渐使用产生的金属丰富了环境。当这种气体中的金属量达到太阳中的水平时,天文学家会说它达到了太阳的金属性。
  因此,构成银河系的环境聚集了星星产生的金属、由这些金属形成的灰尘粒子和经常进入银河系的外部气体。迄今为止,理论模型认为这三个要素均匀混合,我们银河系的所有地方都达到了太阳系的成分,在星星的更多中心,金属性略有增加。现在,天文学家想用哈勃宇宙望远镜的紫外光谱仪详细观察这一点。
  光谱学允许将来恒星的光分为单独的颜色和频率,有点像用棱镜分光和彩虹观察的效果。在这种分解的光线中,天文学家对吸收线特别感兴趣。当我们观察一颗恒星时,构成恒星气体的金属会以一种特有的方式,在一个特定的频率下吸收非常小的一部分光,这使我们不仅可以识别它们的存在,而且可以说这是哪种金属,以及它的含量如何。
  在25个小时里,科学家团队利用哈勃和智利的甚大望远镜(VLT)观察了25颗恒星的大气,同时开发了一种新的观测技术,通过同时观察铁、锌、钛、硅和氧等几种元素来考虑气体和尘埃的总成分,然后他们可以追踪尘埃中存在的金属数量,并将其添加到已经被先前的观测所量化的金属数量中,从而得到总数。
  由于这种双重观察技术,天文学家们发现,不仅银河系的环境不均匀,而且所研究的一些地区的金属性只达到太阳系的10%。这一发现对设计关于星系形成和演化的理论模型起到了关键作用。从现在开始,我们必须通过提高分辨率来完善模拟,包括银河系不同位置的金属性变化。
  这些结果对我们了解星系的进化,尤其是我们自己星系的进化影响很大。事实上,金属在恒星、宇宙尘埃、分子和行星的形成中起着根本作用。而且我们现在都知道,今天新兴的行星可能是由成分非常不同的气体形成的。
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