我们宇宙中最小的星系拥有最大的恒星工厂

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剑鱼座，也被称为狼蛛星云，是大麦哲伦星云中一个强烈的恒星形成区域，由哈勃太空望远镜拍摄。(图片鸣谢:美国国家航空航天局/欧空局/ESO)

（）据美国太空网（基思·库珀）：一些最大、最密集的恒星形成区域位于最小的星系中，科学家认为这是因为在所谓的矮星系中到达生命终点的恒星更有可能变成黑洞，而不是在超新星中爆炸。该团队表示，这种反差足够大，矮星系在吹走所有恒星形成物质时会经历1000万年的延迟，这一过程通常取决于超新星的力量。

换句话说，矮星系能够更长时间地保留它们宝贵的恒星形成分子气体，允许恒星形成区域的大小和强度增长，并产生更多的恒星。

本地矮星系中如此巨大的恒星形成区域的例子包括大麦哲伦星云中的剑鱼座30(蜘蛛星云)，距离我们大约16万光年，以及NGC 2366星系中的马卡里安71，距离我们大约1000万光年。

恒星形成区可以产生各种质量的恒星；它们大多产生较小的恒星，但也会产生一些大质量的恒星。当这些大质量恒星在几百万年后到达其生命的尽头时，它们的核心会坍缩形成中子星或恒星质量的黑洞。在前一种情况下，恒星的外层从中子星反弹回来，爆炸成为超新星。然而，在后一种情况下，几乎整颗恒星都无声无息地落入黑洞。

“随着恒星成为超新星，它们通过产生和释放金属来污染环境，”密歇根大学的本科生研究员、该研究的主要作者米歇尔·杰克森在一份声明中说。

当宇宙开始时，大爆炸只产生了元素氢和氦(还有少量的锂)。所有其他元素都是后来才出现的，要么是在恒星内部，要么是在恒星爆炸的熔炉中形成的。天文学家称所有这些后来的元素为“金属”这些金属现在分散在星际介质中，找到了进入新的恒星形成区域的途径，并被纳入下一代恒星中。虽然细节尚不清楚，但恒星中特定金属的存在可以微妙地改变恒星的演化方式。例如，科学家认为高金属含量的恒星更有可能产生中子星和强大的超新星。

重要的是，来自多个超新星爆炸的爆炸产生了一种“风”，可以吹散任何剩余的分子气体——这种气体有利于形成恒星。

更大和更进化的星系，如我们的银河系，在经历了无数代恒星的亿万年中，产生了更丰富的金属。然而，较小的矮星系历史上表现出较少的恒星形成，因此具有更原始的成分和更少的金属。但是，一旦矮星系中的恒星形成区域开始运转，它的恒星的金属含量较低，这意味着它们更有可能产生黑洞，而不是强大的超新星爆炸。因此，该区域可能需要更长的时间才能变得富含金属，并开始产生恒星，这些恒星会随着吹散所有气体的强风而变成超新星。

“我们认为，在低金属含量的情况下……强超级风的开始会有1000万年的延迟，这反过来会导致更多的恒星形成，”杰克曼说。

“米歇尔的发现提供了一个非常好的解释，”杰克曼的导师和该研究的合著者，密歇根天文学家萨利·欧伊在声明中说。"这些星系很难停止它们的恒星形成，因为它们没有吹走它们的气体."



星系NGC 2366。(图片来源:美国国家航空航天局/欧空局。)

Oey领导了哈勃太空望远镜的观测，为Jecmen的模型找到了确凿的证据。Oey的研究小组在11月21日出版的《天体物理学杂志快报》上报道了这些现象，他们瞄准了马卡里安71。具体来说，Oey在寻找三重电离碳。当被高能光子撞击时，原子被电离，高能光子可以击倒一个电子，使原子带净正电荷。三重电离意味着一个原子失去了三个电子。

哈勃观察发现马卡里安71中心附近有丰富的三重电离碳。这种三重电离碳是在气体冷却时形成的，辐射外流从气体中带走能量，与较热的气体相互作用。但是，如果有炽热的超级风吹来，比如来自多个超新星的风，这些冷却外流就不应该存在，而这些风在马卡里安71中似乎不存在。

这些发现还提供了对早期宇宙第一个星系中恒星形成条件的见解，这些星系在大爆炸后仅存在了几亿年。在这个被称为“宇宙黎明”的时期，星系也很小，但恒星形成强烈，金属含量低。当观察时，它们经常显示出气体云聚集在一起的证据，以及紫外线穿过团块之间的缝隙。天文学家将此描述为“尖桩栅栏”模型，就像落日的光线透过花园栅栏的缝隙。

超新星爆发延迟1000万年可以解释为什么早期星系中的气体有时间形成如此大的团块。“观察具有大量紫外线辐射的低金属度矮星系有点类似于一直回溯到宇宙的黎明，”杰克曼说。

考虑到要了解第一个星系，我们并不总是需要一个100亿美元的太空望远镜，而是可以只观察我们的一些小邻居，这很好。

描述这些发现的论文发表在11月21日的《天体物理学杂志》上。