关于星系中恒星的形成的探索与研究

来源：新浪探索

星系的演化十分复杂

20世纪20年代，埃德温·哈勃研究了数百个星系，发现它们往往可以分为几种宽泛的类型。一些星系具有优雅的螺旋，上面充满了明亮的恒星；另一些星系则呈现球形或椭圆形，内部结构很少或几乎没有。1926年，哈勃提出了一个星系分类方案，现在称为“哈勃序列”，又称“哈勃音叉图”。

哈勃研究了数百个星系，提出了一个星系分类方案——哈勃音叉图

当我们审视哈勃序列时，可以发现它暗示了星系的演变。开始是一个椭圆星系，然后变平，变成一个螺旋星系。尽管很多人认为这是一个很合理的模型，但哈勃自己却很谨慎，警告不要妄下结论。我们现在知道，椭圆星系不会演变成螺旋星系，星系的演化也极其复杂。不过，哈勃序列确实标志着人类开始试图了解星系如何成长、生存和消亡。

哈勃在天文学界被尊称为星系天文学之父，在他之后，天文学家取得的认识之一，便是星系的演变与形状关系不大，反而更多地与恒星的产生有关。正在形成恒星的星系中，有一些区域存在着亮蓝色的恒星。在宇宙尺度上，大型蓝色恒星的寿命还不够长，它们的存在表明了恒星在近期形成。行将结束生命的星系中充满了暗淡的、红色的恒星。红矮星的寿命最长，因此当一个星系变得不活跃时，留下来的往往只有红矮星。在蓝、红两个时代之间，有一段过渡时期，称为绿色时代。

处于蓝色、绿色和红色时代的不同星系

由于椭圆星系、螺旋星系和不规则星系都可能处于蓝色、绿色或红色时代，因此很明显，星系结构并不会驱动恒星的产生。相反，主要的驱动因素可能是黑洞。大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞。这些黑洞导致气体和尘埃聚集在星系中心周围，从而触发新恒星的形成。但是，当超大质量黑洞吞噬附近的物质并进入活跃期时，它们会吸入星系中的气体和尘埃，从而抑制恒星的产生。

一项新的研究着眼于黑洞和恒星产生之间的相互作用，并提出了一个关于星系如何消亡，以及为什么消亡的有趣理论。这项研究使用了来自近红外深河外星系遗迹巡天调查的数据，这是迄今为止规模最大的星系调查。研究小组发现，像银河系这样的弥散星系，其产生恒星的周期要比致密星系更长；即使两个星系的总体质量相同，这一结论也是成立的。

尽管该结论很合理，但令人惊讶的发现是，这种相关性与星系中心区域的密度有关。更分散的星系需要很长的时间才能使中心区域达到临界密度，而在这个临界密度，恒星的形成速率开始下降。由于星系的中心密度可以很好地衡量其超大质量黑洞的大小，因此这一发现支持了星系演化的“反馈”模式。

在一项星系演化的新理论中，星系的演化是由中心黑洞驱动的

根据所谓的反馈理论，星系的演化是由中心黑洞驱动的。当这个黑洞形成时，稠密的星系中心区域也随之形成；但随着黑洞变大，它会把中心区域加热到气体和尘埃都被推开的程度，使星系失去了创造新恒星所需的物质。在小而稠密的星系中，这种转变发生得很快，而在大而分散的星系中，这种转变发生得就慢得多。

当然，天文学家还需要做更多的研究，但目前看来，这种反馈机制似乎是最有可能的。换言之，超大质量黑洞在产生充满恒星的星系的同时，可能也将星系推向了暗淡的、即将消亡的红色时代。