▲艺术家创作的这幅印象画展示了，遥远宇宙中一个尘埃笼罩星系正在以比我们银河系快得多的速度形成塑造恒星。
据美国科学科技日报网6月4日报道，天文学家们借助南美洲的阿塔卡马射电望远镜阵列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，简称ALMA）和智利帕瑞纳天文台的甚大望远镜（Very Large Telescope，简称VLT）发现，早期宇宙中星暴星系和银河系附近某星系中恒星形成区域内所包含的大质量恒星比例都比较为平静的星系要高得多。这一发现挑战了当前的星系演化论，并让我们重新认识和理解宇宙中恒星形成的历史和化学元素的构建。
英国爱丁堡大学的天文学家Zhi-Yu Zhang领导的一个科学家小组利用ALMA观测研究了4个富含气体的遥远星暴星系中大质量恒星的比例。（因为遥远距离的关系）这些被观测到的星系来自于比现在年轻得多的宇宙，因此（根据推测）这些还处于婴儿阶段的星系还没有经历过很多的恒星形成过程，否则观测结果可能会有自相矛盾的地方。
Zhang和他的团队开发了一种类似于放射性碳年代测定法（也被称为碳14年代测定法）的新技术，并用其来测量4个非常遥远、尘埃笼罩的星爆星系中不同类型一氧化碳的丰度——他们观察了两种含有不同同位素的一氧化碳的比例。Zhang教授介绍：“碳同位素和氧同位素的起源不同，大质量恒星中的氧18（18O）产生得相对较多，而中、低质量的恒星中的碳13（13C）产生得较多。”依赖于这项新技术，研究小组得以穿透这些星系中的尘埃进行观测，并首次对其中的恒星质量进行估算。
最重要的是，天文学家们利用ALMA和VLT发现，早期宇宙和银河系附近星系中的星爆星系所包含大质量恒星的比例要比更为平和宁静的星系高得多。
恒星自身的质量是决定它会如何演化的最重要因素。大质量的巨大恒星光芒闪耀，但生命短暂，而诸如太阳这样质量不那么大的恒星会持续发光数十亿年的时间，其表现也更为温和。因此，了解星系中不同质量恒星形成后的比例将支撑天文学家理解和推断整个宇宙历史中星系的形成演化史，这一信息也为我们提供了关于新恒星和新行星在形成时周遭存在哪些化学元素的重要依据。由此我们也最终获知了种子黑洞的数量——这些黑洞结合在一起时就形成我们在许多星系中心看到的超大质量黑洞。
相关论文的合著者多娜泰拉·罗马诺（Donatella Romano）来自位于意大利博洛尼亚的国际天文物理与空间科学观测站（INAF-Astrophysics and Space Science Observatory），她对研究小组的成果进行了解释：“在早期宇宙中的这些星暴星系中，氧18与碳13的比率比在银河系这样的星系中高出了10倍左右，这意味着这些星暴星系中有更高比例的大质量恒星。”
另一位论文的合著者罗伯·艾维森（Rob Ivison）总结道：“这一发现让我们目前对宇宙史的理解产生了疑问。那些建构宇宙模型的天文学家们现在必须重新回到绘图板上进行基础工作，并且需要他们的研究更具复杂性和精密度。”
ALMA 的观测结果于6月4日发表于自然杂志，VLT观测结果则将于7月5日发表在科学杂志上。
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编译：Jonathan 审稿：阿淼 编辑：程建兰
来源：https://scitechdaily.com/starburst-galaxies-contain-much-higher-proportions-of-massive-stars/
