银河系是典型的还是特殊的?澳大利亚天文学家通过对一个与我们的星系非常相似的星系的详细横截面进行研究,解决了这个问题。研究结果表明,我们的星系比我们想象的更平均。
像许多其他星系一样,银河系是一个扁平成圆盘形状的螺旋星系。它实际上有两个不同的圆盘:一个是薄圆盘,主要成分包括尘埃、气体和大部分恒星(包括我们的太阳),另一个是厚圆盘,完全由恒星组成,通常是较老的恒星。
但并非所有星系都有厚盘,天文学家仍在试图了解它们是如何形成的。
有一种理论认为,我们的厚盘是在一次罕见而猛烈的事故后形成的,当时一个较小的星系撞上了我们的星系,但新的研究表明,这是一个更和平的进化过程。
“我们的观测表明,银河系的薄而厚的圆盘并不是由于巨大的混合而形成的,而是一种星系形成和演化的‘默认’路径,”来自ARC三维天空天体物理学卓越中心(ASTRO 3D)和悉尼大学的尼古拉斯·斯科特说。
“从这些结果来看,我们认为具有银河系特殊结构和特性的星系可以被描述为‘正常’星系。”
Scott和他的同事Jesse van de Sande是这篇新论文的共同主要作者发表在《天体物理学杂志通讯》.
团队使用了缪斯女神它是位于智利的欧洲南方天文台超大望远镜(VLT)上的一个强大的光谱仪器,用于研究3.2亿光年之外的星系UGC 10738。我们无法得到星系的全貌,因为我们身处其中,所以UGC 10728这样的星系提供了一个很好的类比。
人们发现它有一个又薄又厚的圆盘,与银河系相似。此前已经发现其他星系有厚的圆盘,但他的研究着眼于恒星的金属比例,以比较不同的恒星种群与我们银河系的分布情况。
斯科特解释说:“它们和银河系中的恒星几乎一样——古老的恒星在厚盘中,年轻的恒星在薄盘中。”“我们正在观察其他一些星系以确定这一点,但这是两个星系以相同方式进化的非常有力的证据。”
这表明,我们自己的星系的形状是自然进化的,不需要罕见和激烈的干预——所以银河系类型的星系很可能是非常常见的。
昆士兰科技大学(Queensland University of Technology)的天文学家迈克尔·考利(Michael Cowley)没有参与这项研究,他说,这种研究只有借助像MUSE这样的仪器才能实现。
“直到现在,随着最近的技术进步(例如,积分场光谱仪),我们才能够开始比较遥远星系和我们自己的星系的化学结构,以了解我们的星系在本质上是独特的还是普遍的,”他解释道。
另一位来自国际射电天文研究中心(ICRAR)的独立天文学家布伦特·格罗夫斯(Brent Groves)也同意这一观点:“在MUSE上花时间……竞争非常激烈,因此实现这一目标表明,天文学界已经认为这是一个有趣的问题。”
格罗夫斯解释说,不同类型的恒星会产生不同的元素——例如,II型超新星会产生氧和镁等元素,而Ia型超新星会产生铁等更重的元素——因此,通过观察化学特征,研究人员可以确定不同地区恒星的类型和年龄。
他解释说:“测量这些元素是困难的,需要非常灵敏的光谱,只有像VLT这样的大型望远镜和附近的星系才有可能。”
但是,尽管UGC 10728和银河系在这项新研究的结果中看起来很相似,但也有一些明显的区别,包括UGC10738似乎更富金属的事实。
格罗夫斯说:“作者没有讨论的是这些差异是否意味着什么,或者只是因为UGC10738不是银河系——这意味着,例如,它没有像麦哲伦云这样的邻居。”“也许我们需要(研究)更多像银河系这样的星系,或者更好地理解UGC10738和银河系之间的差异来理解这一点。”
考利也认为这有可能是一个强有力的结果——但是“在确定一个结定论的结果之前,样本量需要增加——也就是说,他们需要观察更多的星系”。
像这样的研究可以提高我们对星系形成的理解的准确性,考利说这对天文学的许多问题都有影响,包括他自己的问题工作进入超大质量黑洞。
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