打破天体物理学神话:银河系风的惊人盛行

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缪斯仪器揭示了“银河风”——从星系流出的大量物质——是一种常见的现象。这一发现是通过观测大约100个星系而得出的,为这些外流在星系演化中的作用提供了重要的见解,并证实了理论模型。

最近使用MUSE仪器的研究表明,对星系演化至关重要的银河风在宇宙中很常见,挑战了以前关于其稀有性的假设。

在某些情况下,星系会向环境中释放大量物质,这是由大量大质量恒星爆炸引发的。欧洲南方天文台(ESO)超大望远镜的MUSE仪器现在首次证明,这种“银河风”绝非罕见,而是经常发生。

双锥结构的发现
由法国国家科学研究中心(CNRS)领导的一个国际研究小组在检查大约100个星系的样本时发现了银河系风的双锥形结构。然而,这些只有在特定的光谱线中才能看到,并且只有在测量灵敏度极高的情况下才能看到。以前只有极少数这样的病例是已知的,其中大多数也是用MUSE仪器发现的。

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银河系风的理论草图。背景中的分布(红色)显示了MUSE探测到的星系的气体流出。

波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)星系和类星体部门负责人、科学杂志《自然》文章的合著者Lutz Wisotzki教授说:“MUSE向我们展示了几乎每个恒星形成星系中都存在这种银河系范围的外流。此外,新的结果使我们能够准确地识别这些星系风通常具有的大小和形状。到目前为止,这只有在极少数极端情况下才有可能。

流出气体在宇宙演化中的作用

流出的气体被认为通过调节星系的生长和恒星形成,在星系的宇宙演化中起着至关重要的作用。理论计算预测了流出的“双极”形状,这些外流在银河平面上方和下方延伸到银河系周围的介质中。在附近的一些星系中也直接观察到了类似的形状,例如“雪茄星系”M82,甚至在我们自己的银河系中,但在那里我们只能看到最内层的区域,无法创建整体画面。

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在附近的星系中观察到银河系风,例如M82,由于其形状而被称为“雪茄星系”。

年轻宇宙中的银河之风
星系形成的宇宙学模拟预测,对于年轻的宇宙来说,在这些早期阶段,星系风现象发生得更频繁、更强烈:由于年轻星系的恒星形成活动较高,因此有更多的超新星爆炸,因此流出更强。它们将气体和能量从星系输送到其周围环境中,从而剥夺了它进一步形成恒星所需的燃料,同时丰富了其“环星系”环境。这种所谓的反馈过程大概是我们理解星系形成和演化的关键因素,但由于难以探测到这种现象,它只是没有通过观测得到充分的约束。

MUSE的新见解
MUSE仪器的新研究现在直接表明,银河系气体流向星系周围,达到超过30,000光年的距离。可观测信号很大程度上取决于星系相对于视线的方向:如果从侧面观察系统,则星系平面上方和下方都有强烈的发射,而对于从“上方”或“下方”观察的星系,信号更弱且分布更均匀。这些观测结果令人印象深刻地证实了先前理论上预测的垂直于银河系平面的流出的双极形式。

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