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活蹦亂跳星系只要再過8百萬年將面臨沒氣體窘境

posted Aug 24, 2016, 12:06 AM by Lauren Huang   [ updated Aug 29, 2016, 8:32 PM ]
M82 星系。Credit: NAOJ

這個此刻看來活力四射的星系,其實就快沒戲了。由於消耗氣體的速度快,大約「再過8百萬年」,它將停止製造新的恆星──以宇宙的時間觀而言,這速度快得好像「一眨眼」。

M82距離我們大約1千2百萬光年,是最近的星暴增星系之一,雖然比銀河系小,每年產出的新恆星數量卻遠比銀河系多。

美國威斯康辛麥迪遜大學John Chisholm博士和中研院天文所副研究員松下聰樹博士,為了想知道以製造恆星多產著名的M82星系,它的這種速度是否可以長期繼續,就仔細對我們這位光華四射的鄰居做了一番研究。

結論是:沒辦法。

兩位天文學家運用電波望遠鏡觀測得到的資料,計算M82從周遭環境取得多少氣體,同時,也把恆星爆發所吹出的氣體予以量化,尤其是誕生恆星的濃稠分子氣體雲區域。

「結果我們相當意外地發現,從星系外噴的氣體量比恆星誕生率更大」Chisholm說, 「而且,外流速度也遠高於內流速度。」

從數字看來,情況滿慘的。本來就已經知道這個星系每年把分子雲轉換成恆星的總量是,13個太陽質量,而Chisholm和松下博士這次更發現此星系每年還另外甩掉17個太陽質量的氣體,而每年吃進來的氣體卻只有3.5個太陽質量。松下博士表示:「多虧SMA次毫米波陣列的高解析力,我們才首度能夠在非常靠近恆星形成區的地方把進去和出來的氣體做出量化。」

他們表示:從這個星系供應的分子氣體量來看,照這個速度,M82星系的分子氣體「再800萬年」就會一乾二淨了。「我們現在就可預知這個星系未來將是,黯淡無光、沒動靜、很無聊。」松下補充說。

俄亥俄州立大學的Adam Leroy表示這(800萬年)真是短得要命。他認為Chisholm和松下的這個研究,幫「一個揮霍成性的星系未來下場有多糟」做出了量化,是目前為止在這個題目上發揮得最好的一個嘗試。並且還說,他絕對贊成揮霍不可能可以長期持續。

不過,要是M82星系能把豐富的原子氣體轉換成分子氣體的話,仍有可能幫自己改個命,讓短壽延長一點點。原子狀態的氣體,還不夠濃稠到足以形成恆星。

其他像銀河系這樣的大型螺旋星系都有類似的潛在問題,只是情況不像M82這般緊急。天文學家預估像銀河系這類星系,其氣體,將在大約10~20億年後用盡。不過,銀河系比較幸運:它有大小麥哲倫雲星系這兩個明亮的伴星系,在銀暈提供許多氣體,這些氣體,能讓製造新恆星的產線還可繼續運作幾十億年。

論文連結: arxiv.org/abs/1608.00974 (發表於Astrophysical Journal )

審校:周美吟博士,編譯:黃珞文

編輯後記:先前 John Chisholm 因正在搬家前往新工作地點,所以第一時間未能取得聯繫,隨後幾天,John 寄來了email回覆小編稍早所提問,關於那年暑期計畫的研究題目選定是如何開始、對台灣的印象如何等。他在信中表示,首先謝謝中研院天聞網對他最新的研究發表有興趣,他常回想在臺北度過的那年夏天,算是這輩子最棒的幾個暑假之一。在天文所和臺北遇到的每個人都友善大方,這對他當時研究進展的幫助很大。逛夜市,吃下整盤芒果冰、遊西海岸、喝高山茶,都是難忘的回憶。他和暑期計畫的指導老師松下聰樹其實一年前就在義大利的一次國際會議上認識並聊過彼此的研究興趣,顯然松下老師手邊有些很有趣的資料可讓他幫忙分析,那次義大利相遇促成他來臺灣繼續接受松下老師的指導、完成研究,他覺得實在幸運。

John Chisholm: "I often think back to my time in Taipei as one of the best summers of my life. The people at the ASIAA summer program, and the city in general, were very welcoming and friendly, enabling me to have a very productive summer of research. I enjoyed exploring the night markets,  eating all of the mango shaved ice, traveling up and down the  west coast, and drinking the high mountain tea. I met Satoki at a conference in Italy the year before living in Taiwan. After exchanging research interests, it was clear that Satoki had very interesting data that I could help him analyze. I've been very lucky to learn from Satoki, and he has even visited me in the United States to finish the project we started in Taipei."

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