科技日報記者 張佳欣
由美國哈佛—史密森天體物理學中心牽頭的國際天文學家團隊，首次利用“星系考古學”追溯了銀河系之外一個星系的形成與演化歷史，為研究遙遠星系提供了一種全新思路。相關成果發表于新一期《自然·天文學》雜志。
所謂“星系考古學”，是指通過分析星系中氣體和恒星的化學元素分布，如同研究“化學指紋”一樣，重建星系的演化過程。研究團隊此次將這一方法首次拓展到銀河系之外，并將其稱為“河外星系考古學”。團隊試圖通過這種精細的化學分析，回答人類生存的基本問題，即銀河系是如何形成的，人們呼吸的氧氣又是從何而來。
為了攻克河外星系觀測分辨率不足的難題，研究團隊利用拉斯坎帕納斯天文臺杜邦望遠鏡的TYPHOON巡天數據，對鄰近的旋渦星系NGC 1365進行了深入觀測。由于該星系的寬闊圓盤正對地球，他們獲得了足以分辨單個恒星形成云團的高清圖像。
團隊解釋道，年輕的熱恒星會激發周圍氣體產生特定的光譜線，而氧等元素的豐度模式受恒星形成、超新星爆發以及星系合并等因素共同驅動，如同“化學年輪”記錄著星系的過去。他們將觀測到的氧元素分布模式與“Illustris項目”中尖端的星系演化模擬進行了比對。在對約2萬個模擬星系進行大數據搜索后，發現了一個與NGC 1365觀測特征高度匹配的案例。模擬數據還原了該星系跨越120億年的成長歷程。
結果顯示，NGC 1365的中心區域在宇宙早期便已形成并積聚了大量氧氣，而外圍區域則是在漫長的120億年間不斷與小型矮星系碰撞、吸積氣體而逐漸壯大。研究還證實，該星系標志性的外側旋臂形成相對較晚，主要在過去幾十億年間由合并后的物質“滋養”而成。
這項成果也表明，“星系考古學”有望成為研究星系形成與演化的重要新工具。
