星暴星系

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由NGC 4038/NGC 4039互撞形成的觸鬚星系是星暴星系的例子。圖片來源:NASAESA
哈柏太空望遠鏡拍攝到在鄰近的NGC 1569阿普 210)核心區域的星爆活動。

星暴星系是在比較星系的恆星形成速率時,其形成速率比大多數的星系都要高出許多的一種星系。通常在兩個星系過度靠近或發生碰撞之際,會有爆發性的恆星形成。在這種星系中,恆星形成的速率是很驚人的,如果要持續這種速率,要供應恆星形成所儲存的氣體,在遠短於星系的動力生命期內就會耗盡。基於這個原因,星爆過程被假設為短暫時期的現象,最出名的星暴星系是M82NGC 4038/NGC 4039IC 10

星暴的定義[编辑]

星暴星系有幾種不同的定義存在,但是沒有一個是嚴謹到足以讓所有的天文學家都能接受。然而,許多學者都同意定義必須與下面這三個要件有所關聯:

  1. 星系目前將氣體轉化成恆星的速率(恆星形成率SFR)。
  2. 可以用於形成恆星的氣體數量。
  3. 是以星系的年齡或自轉週期做為比較的時標。

常用的定義包括:

  • 現行的SFR與持續的恆星形成,將在遠短於宇宙年齡(哈柏時間)的時間內耗盡可用於形成恆星的氣體。這有時是指"真實"的星暴
  • 現行的SFR與持續的恆星形成,將在遠短於星系動力生命期(或是碟狀星系的一個自轉週期)的時間內耗盡可用於形成恆星的氣體。
  • 現行的SFR,經過歸算之後遠大於整體一致平均的SFR。這個比率會參考到恆星的出生率參數

星暴的觸發機制[编辑]

基本上要引發星暴,必須要在很小的體積內集中大量低溫的氣體。雖然確實的機制還未能充分的了解,但這樣的集中和擾動被強烈的懷疑只能在大範圍的,整個星系合併的狀態下才能發生。

長久以來的巡天觀測顯示,有碟狀的星暴星系通常都是成對的交互作用或合併的星系,它也顯示即使在目前沒有實際合併的星系之間的交互作用,也會觸發不穩定的轉動模式,像是不穩定的短棒,會造成氣體向核心匯集,在接近星系核心的部份引起星爆。

星暴的形式[编辑]

因為星暴星系本身已經是一種特殊的星系,因此要具體的區分出星暴的類型是很不容易的。星暴可以發生在碟狀星系,和不規則星系中經常出現和散佈在不規則星系內的節點。然而,還是有幾種不同類形的星暴在星系天文學家的研究下被區分出來:

  • 藍緻密星系 (BCGs): 這些星系通常是低質量、低金屬量和無塵埃的天體。因為它們沒有塵埃和擁有大量高溫、年輕的恆星,因此在光學上通常呈現藍和紫外的顏色。起初,為了解釋低金屬量的性質,這些藍緻密星系被認為是真正年輕的星系,還在形成第一代恆星的過程中。但是在藍緻密星系內發現許多老年的星族,並且高效率的混合也能解釋塵埃的缺乏和低金屬量的現象。多數的藍緻密星系被認為是近期合併和(或)交互作用展現出的特性。被仔細研究過的BCG有 IZw18(已知金屬量最低的星系)、ESO338-IG04和Haro11。
  • 極亮紅外星系 (ULIRGs):這些星系通常是有非常多塵埃的天體,因此,紫外線輻射被遮蔽使得恆星的光度變得黯淡,但是在波長100毫米附近以紅外線的形式被吸收和再輻射,這解釋了極亮紅外星系特別紅的原因。雖然不能肯定紫外線輻射純粹都是由恆星形成引起的,並且有些天文學家相信極亮紅外星系提供了活躍星系核(AGN) 的動力(至少是一部分)。X射線的觀測能夠貫穿極亮紅外星系厚重的塵埃,認為許多星暴星系都是雙核心的系統。藉由這樣的支持,由星系合併觸發了星爆,為極亮紅外星系提供了主要動力來源的假說。已經被詳細研究的極亮紅外星系包括阿普 220
  • 沃夫-瑞葉星星系:星系的成員有一大部分都是明亮的沃夫-瑞葉星

星暴的要素(成因)[编辑]

首先,星暴需要有大量可以形成恆星的氣體,爆炸也許是因為與另一個星系接近或遭遇而被觸發(像是M81/M82),或是與其它的星系碰撞(像觸鬚星系),或是其他的程序使物質受力而進入星系的核心(像是星棒)。

在星暴的內部是一種極端的環境。大量的氣體聚集意味著大質量恆星的形成,年輕、炙熱的恆星造成氣體的游離(許多環繞著恆星的將形成電離氫區。炙熱的恆星組成的集團稱為OB星協,這些恆星的燃燒非常快也非常明亮,並且很就會發展成為超新星,爆炸然後進入恆星生命的終點。

在超新星爆炸之後,拋射出的物質膨脹並形成超新星殘骸。這些殘骸與周圍星爆(星際介質)的環境互動,可以成為天然的邁射

研究鄰近的星暴星系能夠協助我們推斷星系形成與發展的歷史。有許多非常遙遠的星系看起來都像是星暴星系,例如在哈柏深空有許多都是星暴星系,但是因為太遙遠而無法做任何詳細的研究。研究附近的例子和探索他們的特徵,而當我們看見這些來自遙遠的星光,是來自更加年輕的宇宙,可能可以讓我們推想出宇宙早期發生的事情(參見紅移)。很不幸的,在我們鄰近的宇宙中星暴星系似乎非常罕見,而距離越遠越為普通 - 表示他們多數都出現在數十億年前。所有的星系都比現在要接近,因此彼此之間的重力也比較能相互影響。在膨脹的宇宙中演變與發展的星系,越頻繁的遭遇越能造成更多星系的星暴。

著名的星暴星系[编辑]

M82是典型的星暴星系,它大量的恆星形成歸因於與鄰近的螺旋星系M81遭遇。由無線電望遠鏡描繪的圖顯示出兩個星系有大區域的接觸 streams of neutral hydrogen,這也是遭遇的結果。M82的中央地區的電波觀測圖也顯示有大量年輕的超新星殘骸,這些都是星爆創造出來的質量較大的恆星結束生命之後留下來的。觸鬚星系是另一個著名的星爆系統,在1997年釋出的影像哈柏影像令人震驚。

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]