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哈勃发现银河系最早居民的残骸

时间:2018-10-11 11:27 来源:未知 作者:admin

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原文作者:Annalisa Calamida,Kailash Sahu;Ray Villard,Donna Weaver

来自:admin; 发表时间:2015.11.5

翻译:gohomeman1  审校:admin(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2015.11.5:大约130亿年前 远远早于太阳系形成的时代,我们银河系初具雏形,位于银心或称为中央核球的、大量年轻的类太阳恒星,成为星系的结构基石。这些作为奠基石的恒星,大部分已经烧尽其核燃料,现在只剩死亡的余烬:白矮星。但这些死亡恒星,曾经是银河系的早期历史,为我们提供了它如何形成的线索。

哈勃在银河系核心区发现白矮星,大图:,版权:NASA,ESA;STScI,研究者团队,下同。

本图由哈勃高级巡天相机(ACS)拍摄的图像组合而成。左图由地面望远镜拍摄,显示银河系在人马座天区的全貌;右上是ACS拍摄的SWEEPS项目图像的一部分,图中的数字标明发现白矮星的区域;右下是各个局部放大,显示其中的白矮星。图像是伪彩配色的,606nm(纳米)的橙光,配色蓝;814nm的近红外光,红;红+蓝人工合成层,绿。

借助美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)合作的哈勃太空望远镜(HST),天文学家对银河系的最中心区域实施了一次 宇宙考古发掘 ,揭示了我们星系早期阶段的结构蓝图。

深入银河系挤满恒星的核球区,哈勃研究者首次发现了一批古老的白矮星 那些曾经占据银心充满活力恒星的燃烧残余。最新发现的这些化石,为我们提供了太阳和地球诞生前很久,古老的银河系是如何建立的线索。

本次观测是对我们星系基本结构 庞大的银河系核球进行的最深入、最详细的研究,核球位于太阳系所在的薄饼状银盘的正中。

作为考古遗迹,白矮星保存着过去时代的历史。它们包含的信息是存在于120亿年前的恒星如何烧尽变成白矮星的。随着这些曾经明亮的恒星残骸变冷,它们就以几十亿年的时间段告诉天文学家关于银河系开创阶段的信息。

哈勃拍摄的SWEEPS场,视场中满是各色恒星。ACS巨图:,配色参照题图。

对哈勃数据的分析支持该观点:银河系的核球首先形成,并且其中的恒星诞生得极快 前后小于20亿年。而剩下的星系盘、旋臂、外围,以及其中的第二、第三代恒星形成得很慢,它们围绕星系核球就像一个巨大的墨西哥宽边帽。

研究报告首席作者、马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科研所(STScI)的Annalisa Calamida解释道: 观测银核很重要,因为它是我们能详细研究的唯一的星系核球。你能看到河外星系的核球,但无法分辨其中的暗淡恒星,比如说白矮星。银河系的核球几乎包含1/4的银河系恒星质量(译注:真的么?),核球区恒星的特征属性能够提供重要信息让我们了解整个银河系是如何形成的,并外推到更多类似的河外星系。

哈勃巡天还发现,与银盘相比,核球区有更多的小质量恒星,Calamida继续解说: 这结果暗示,核球区的环境与盘面区不同,结果导致不同的恒星诞生机制。

哈勃观测数据灵敏度极高,天文学家得以从中挑选出白矮星的微弱星光。团队依据哈勃对核球区一小块区域的观测数据,从数万颗恒星中分捡出70颗相对最热的白矮星。

这些恒星残骸很小,但超级致密。它们的大小与地球相当,但密度约为地球的20万倍。一茶匙(约1立方厘米,译注)的白矮星物质就可能重达15吨!但它们过小的体量导致其极为暗淡,搜寻它们的难度,就像在月球的强烈辉光下,找到其近旁手电筒的微光。天文学家通过哈勃的高精度图像多年对比,把无数的银河系盘面前景恒星从核球区图像中分离出去(前景星将产生微小的移动)。团队对比了同一区域前后10年的图像,分析了约24万颗恒星,终于完成了此项挑战。长时间的间隔使得天文学家能够极为精确地测量每颗恒星的运动,并从中甄别出7万颗的核球区恒星。因为核球区恒星的运动速率、方向都与盘面区不同,所以能够区分(当然都用软件计算,译注)。

各个白矮星所在区域的放大图样本,白矮星是其中最蓝的那颗小星星。大图:。

该区域巡天是人马座窗口凌星法系外行星搜寻项目(SWEEPS)的一部分,该天区的银河系盘面尘埃稀疏,提供了罕见的窗口,让我们得以一窥2.6万光年外 恒星大都会 的面貌。哈勃的高级巡天相机(ACS)执行该任务,分别在2004、2011-2013年进行了观测。

研究团队领队、同属STScI的Kailash Sahu接着说: 通过比对十年前后的恒星位置,我们能精确测定它们的运动速率,并告诉我们是盘面恒星、还是核心恒星、抑或是银晕恒星。

通过仔细分析核球区恒星的颜色,并与理论模型相对照,天文学家鉴别出其中的白矮星。相对于类太阳恒星而言,超热的白矮星显得很蓝。随着时间推移,老去的白矮星将变冷变暗,即使哈勃的锐眼也终将难以看到它们。

Sahu(萨胡)总结道: 这70颗白矮星仅是冰山一角。我们估计,就在这块小小的哈勃视场中,存在约10万颗白矮星。未来的超级望远镜,例如詹姆斯 韦伯空间红外望远镜,将能一览核球区的恒星全貌,直到几乎最暗的恒星,而这是当前的望远镜、即使强大如哈勃也做不到的。

团队下一步计划分析SWEEPS场的其他区域,以增加白矮星样本数。由此最终能更精确地估算银河核球年龄。说不定它还能证明,百亿年前核球区的恒星诞生过程,与相对年轻的盘面中过程有差别。

团队研究报告发表在2015.9.1出版的《天体物理学通讯期刊》上,另一个相关的报告已刊登在2014年的同一刊物上。

人马座方向的银河系全貌,右上点缀着明亮恒星群的黑色区域是旋臂中的尘埃带。大图:,版权:藤井旭。

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