星系到底如何形成——想真正了解它們，還有很長的路要走

潛伏在仙女座星系中的一組恒星挑戰了星體如何形成的基本概念。

簡介：拉德布大學團隊意外觀測到一個位於仙女座星系的球狀星團，被稱為RBCEXT8 ，其鐵豐度為之前已知的最低鐵豐度星系的1/3，通常認為金屬是星系得以形成的基礎，但這個結果挑戰了現有的星系形成理論。

（圖解：這張由 NASA/ESA 哈勃太空望遠鏡拍攝的圖像是有史以來對仙女座星系（也稱為 M31）拍攝的最大、最清晰的圖像。圖源：NASA）

在早期宇宙中，古老的恒星成群結隊地出現。

由數十萬顆古老恒星組成的球狀星團緊密地排列成一個球體，並圍繞星系的核心運行。

2019 年 10 月，在對仙女座星系中的球狀星團進行調查時，天文學家們偶然發現了一個看起來不太對勁的星團。

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這一奇怪的恒星群的重金屬含量低得令人震驚，而按常理來講，正應該是這些物質為恒星形成提供了動力。

周四發表在《科學》雜志上的一項研究詳細介紹了這一發現。

索倫·拉森是拉德堡德大學副教授，也是這項新研究的主要作者。他多年來一直在研究球狀星團的組成，研究星系如何隨著時間的推移形成和演化。

去年 10 月，在拉森和他的團隊等待來自不同研究目標的數據的過程中，為了打發時間，他們決定隨機選擇一個不同的星團進行觀察。但他們這一無心之舉竟有意想不到的結果。

（圖解：RBC EXT8。圖源：Aladin）

拉森表示由於這一結果實在太令人震驚，他們不得不反複檢查以確認這是否是真的。

拉森和他的同事挑選的球狀星團被稱為 RBC EXT8，它位於仙女座星系。
仙女座距離我們銀河系只有 250 萬光年，是距離我們最近的星系， 若不出意外，銀河系和仙女座星系終有一日會相撞。

科學家們發現，這個星團的重金屬含量比太陽低約800倍。
它的金屬含量比之前記錄的擁有“最低金屬豐度”的球狀星團低三倍。
這一發現不禁令人重新思考：創造恒星到底需要多少這些重金屬。

（圖解：該集群稱為 RBC EXT8。
觀測表明它是迄今為止觀測到的最缺乏金屬的球狀星團。
也就是說，它缺乏恒星在其生命周期中移動時內部制造的“更重”或更複雜的元素。圖源：ESASky en CFHT/ Astronomie.nl.）

按照以往的經驗而言，重金屬被認為是比氫和氦重，並且密度相對較高的化學元素。它們是恒星形成必不可少的燃料，尤其是在形成球狀星團所需的高速率下。但對上述星團的觀察結果卻令人困惑。

“我們的發現表明，在早期宇宙中，巨大的球狀星團可以僅由氣體形成，這些氣體只含有氫和氦以外的少量元素”拉森說。“我們必須嘗試了解如何用極少量的重金屬元素而形成這些巨大的星團。”

從本質上講，這些數據挑戰了天文學家對大量恒星群的了解——這表明科學家們在他們的恒星形成理論中遺漏了一些東西。
現在，該團隊正在尋找可能具有類似特性的其他星團。

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（以魚眼鏡頭在智利拍攝的銀河系馬賽克。銀河在黑暗的夜空中以很高的傾角隆起，銀河系的衛星星系，麥哲倫雲出現在左邊的邊緣附近。圖源：維基百科）

“我們已經發現了一個，”拉森說。“現在我們希望能找到更多類似的樣本，這樣才能更系統地了解這背後的原理。”

科學家著眼於恒星的形成，以便更好地了解星系是如何形成的。
一種理論認為，星系最初是由恒星和塵埃組成的小星雲，隨著時間的推移與其他星雲合並，最終形成一個像銀河系這樣的星系。

“我們至今仍不清楚星系以及星系中的恒星是如何形成的，”拉森說。“還有很多細節要補充。”

（圖解：球狀星團M54。圖源：維基百科）

摘要：球狀星團 (簡稱GC) 是由數千至數百萬顆恒星組成的密集、受引力束縛的系統。
它們優先與星系中最古老的組成部分相關聯，因此對其成分的測量可以讓我們深入了解早期宇宙中星系中化學元素的形成。我們報告了仙女座星系 (M31) 中重元素含量極少的大型求狀星雲。
它的鐵豐度比太陽低約 800 倍，比以前已知含鐵最少的球狀星雲低約三倍。
它也嚴重缺乏鎂。
這些測量數據挑戰了此前形成球狀星雲所需的最低金屬豐度值，以及在如此低的金屬豐度下不可能形成大規模球狀星雲的理論預期。

BY: Inverse

FY: Gigi Wei

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