年轻恒星的化学图谱揭示了银河系的奥秘

开济谈国际 2023-07-23 02:18:02

德克萨斯大学奥斯汀分校的基思-霍金斯(Keith Hawkins)绘制了银河系局部区域的新化学地图,发现了银河系附近旋臂的新结构细节,这些旋臂距离地球 32600 光年。自 20 世纪 20 年代以来,科学家们就认识到太阳位于宇宙中数万亿星系之一的边缘。然而,弄清楚银河系的结构并非易事。

了解其他星系的结构相对容易,因为我们可以从远处观察它们,但我们位于银河系的圆盘内,距离边缘约 3 万光年。因此,除了我们附近旋臂的形状和它是一个棒旋星系的事实之外,我们很难了解到很多细节。与此同时,由于所有气体和尘埃的遮挡,我们无法直接看到银河系远端宽阔的弧线。

为了了解更多信息,霍金斯转而使用化学制图法,即根据化学成分来定位星系中的天体。大天区多天体光纤光谱望远镜(LAMOST)和盖亚太空望远镜提供了20亿个天体的化学成分,利用这些数据,他能够看到仅靠光线无法看到的东西。

霍金斯特别在寻找年轻恒星,这些恒星以其金属性为标志,或者说比氢和氦更重的元素浓度更高。这些重元素在年轻恒星中比在老恒星中更为普遍,因为随着宇宙年龄的增长,会产生更多的这些元素。

宇宙大爆炸后的第一批恒星几乎完全由氢和氦组成,其中还加入了一些微量元素。随着老恒星的死亡,特别是当它们作为超新星爆炸时,有更多的重元素被新恒星吸收。由于新恒星往往形成于银河旋臂的前缘,那里的气体和尘埃就像经过的波浪一样集中在一起,因此寻找它们的化学特征可以揭示出旋臂结构的细节。与此同时,如果缺少这些特征,则表明旋臂之间存在差距。

霍金斯说:"一个重要的启示是,旋臂确实富含金属。这说明了化学制图在确定银河结构和形成方面的价值。它有可能全面改变我们对银河系的看法"。

这项研究发表在《皇家天文学会月刊》上。

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