宇宙中的星系为什么会如此分布 (宇宙星系分布均匀吗)

研究表明银河系没有混合均匀

宇宙星系分布均匀吗,宇宙星系均匀分布

图中银红色部分为银河系中原始气体的艺术描绘。(图片来源:UNIGE /马克·A. 嘉里克博士)

这项新研究特别关注了金属元素在银河系的分布——这里所讲的金属实际上指除了氢和氦以外的所有元素,即使这些元素本身是气体形态,天文学家也把它们看成金属。科学家在研究中使用了哈勃太空望远镜和智利的超大望远镜来绘制银河系尘埃中的金属分布图,以期完善星系演化历程的模型。

宇宙星系分布均匀吗,宇宙星系均匀分布

“100多亿年前,银河系形成之初的时候,星系里是没有金属元素的。”瑞士日内瓦大学(University of Geneva)的天文学家、主导这项研究的安娜丽莎·德西亚(Annalisa De Cia)在文章中指出,“是恒星的持续作用产生了金属,星系空间因此有了金属元素。”

形成金属的原因是发生在恒星内核深处的原子聚变,原子聚合在一起形成越来越重的元素,慢慢变得比铁还重。当并非所有恒星在耗尽了支持这一聚变反应的物质时都会发生爆炸,但一旦爆炸发生,恒星中产生的金属元素就会被抛洒到宇宙空间去。然后,这些金属元素理论上应该和星系的其他物质混合在一起。

宇宙星系分布均匀吗,宇宙星系均匀分布

文章中提到,传统上的科学模型认为混合过程是非常有效的,但经过最近对25颗恒星附近的尘埃进行的观测表明,情况可能并非如此。事实恰恰相反,各区域的金属含量存在明显差异。

因此,研究人员表示,科学界可能需要重新评估他们对银河系演化的理解。

宇宙星系分布均匀吗,宇宙星系均匀分布

银河系 [a] 是我们太阳系所在的星系。它的名字来源于从地球上看到的样子:浩瀚夜空中肉眼无法分辨的恒星组成的模糊光带。“银河”一词由拉丁语via lactea翻译而来,源自希腊语γαλακτικός κύκλος (galaktikos kýklos),意思是“乳白色的圆圈” [20] [21] [22] 。从地球上看去,银河系就像一条带子,这是因为我们是从它圆盘状结构的内部看出去的。1610年,伽利略首次用望远镜观测到构成光带的单个恒星。直到20世纪20年代早期,大多数天文学家都认为宇宙中所有的恒星都在银河系里 [23] 。1920年天文学家哈罗•沙普利(Harlow Shapley)和赫伯•柯蒂斯(Heber Curtis)之间的著名争论之后 [24] ,埃德温•哈勃(Edwin Hubble)的观测表明,银河系只是宇宙众多星系之一。

宇宙星系分布均匀吗,宇宙星系均匀分布

银河系是一个棒旋星系,估计可见直径为10万到20万光年。最近的模拟表明,银河系的暗物质盘(部分可见恒星也包括在内)的直径可能达到近200万光年 [12][13] 。拥有数个卫星星系的银河系是本星系群的一部分,而本星系群属于室女座超星系团,室女座超星系团本身又是拉尼亚凯亚(Laniakea)超星系团的组成部分 [25] [26]

宇宙星系分布均匀吗,宇宙星系均匀分布

据估计,银河系里有1000亿到4000亿颗恒星[27][28]和不少于这个数量的行星[29][30]。太阳系距离银河系中心约27000光年[3],位于螺旋状的猎户座臂内缘上。银河系中心10000光年范围内的恒星形成了一个核球,和从这个核球处辐射出来的一个或多个棒。银河系中心是一个被称为人马座A*的强射电源,它是一个质量为4.100(±0.034)万个太阳质量的超大质量黑洞。

宇宙星系分布均匀吗,宇宙星系均匀分布

银河系中心往外很大范围内的恒星和气体以大约每秒220公里的速度运行。恒定的旋转速度与开普勒动力学定律相矛盾,这表明银河系大部分的质量(约90%)[31][32]是望远镜看不见的,它们既不发射也不吸收电磁辐射。这种推测出来的物质被称为“暗物质”[33]。太阳系所在半径的旋转周期约为2.4亿年[17]。银河系作为一个整体在以大约600千米/秒的速度相对于银河系外的参照系移动。银河系中最古老的恒星几乎与宇宙本身一样古老,因此很可能是在大爆炸后不久的黑暗时代形成的[34]

BY: Meghan Bartels

FY: Renee

如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处