星系內外的「氫氣體雲」蘊育了恆星

在我們鄰居的兩個星系之間發現了巨量氫氣雲，天文學家的發現能夠解答一個神秘性的問題：從星系「批量生產」的恆星所從哪裡獲得了「原材料」？他們找到了形成恆星「缺失的物質」，氫氣「儲量資源」的發現為研究恆星形成供了新的視野。5月8日出版的《自然》雜誌刊登了天文學家和物理學家的研究成果。氫氣雲團「存儲」在仙女星系（M31）和三角星系（M33）之間，星系間的絲狀氣團為在M31和M33星系形成新的恆星準備了豐富的材料。

西弗吉尼亞大學的物理研究生斯賓塞·沃爾夫、西弗吉尼亞大學的物理學助理教授丹尼爾·皮薩諾、凱斯西儲大學、馬里蘭大學、國家射電天文台的研究人員共同合作，他們使用了國家科學基金會管理的格林班克望遠鏡，它位於國家射電天文台所在地西弗吉尼亞的格林班克，科學小組探測了兩大星系之間的氣體雲。天文學家很早發現，在大片「空白地帶」的星系之間實際上儲藏了大量瀰漫、電離化的熱氫氣雲。天文學家幾年前對M31和M33之間的區域進行過觀測，他們發現了冷的中性氫雲，當時沒有獲得氫氣團結構的細節信息，他們不能判斷中性氫氣體雲是否代表了某種新的宇宙特徵。

———疑難的確定

氫氣是一種在宇宙廣泛分布的高丰度氣體，然而，氫氣體發出的微弱信號通常難以確定，電離態氫氣在視覺波段難以看清，通過使用位於佛吉尼亞州的格林班克射電望遠鏡，天文學家發現了它們的存在，沃爾夫和他的同事探測到中性氫的信號，中性氫氣體在兩個星系之間呈現離散態分布，而不連續中性氫氣體的分布符合無特性氣體場的特徵，中性氫氣體濃縮為絲狀物，在星系間形成大片的氣體雲，它們的質量和矮星系的質量相同，綿延分布的範圍在7800到21000光年之間。

通過對兩大星系間氣體雲的觀測，科學小組指出，巨量的氫氣體雲物質構成了未來恆星的搖籃。我們可以將氫氣團看成是恆星誕生的「孵化器」、或「超級孵化器」，小的氫氣團形成恆星的物質來源，大的氫氣團以星雲的形式存在，它們形成恆星系和星系的物質源泉。氫氣雲團在引力作用下不斷地濃縮、擠壓，氫元素氣體在高溫高壓作用下產生熱核反應。天文學家過去沒有充分認識到，兩個星系之間的氣體雲構成了恆星物質的來源。科學小組發現，部分氫氣體雲形成了濃縮型的團塊，它們似乎效仿了矮星系組團的形態，矮星系是一種相對小的恆星集合體，矮星系的引力將恆星聚合在一起，矮星數量從幾千到幾百萬顆不等，科學小組用射電望遠鏡來追蹤星系間氫氣體雲的運動過程。格林班克天文台菲利克斯·洛克曼博士認為，氫氣雲團聚合的定向方式可能導致了絲狀態暗物質的產生，如果存在絲狀態的暗物質，那麼暗物質通過引力框架的作用來壓縮從周圍的熱氣體場產生的氣體雲。

———疑難的破解

澳大利亞聯邦科學和工業化組織（CSIRO）的天文學和空間科學部門的科學家羅伯特·布勞恩認為，熱的、電離化、瀰漫在星系間的氣體絲狀物是對新一代恆星的「物質獎賞」，布勞恩在《科學》雜誌發表了評論，他在2004年發表的一篇論文中第一次將在M31和M33之間分布的氫氣體雲進行了公布。一種天文學的疑難問題持續了很長時間，他們感到困惑的問題是，星系的氫氣數量不夠充分，不能滿足所有恆星的誕生和成長對氫氣體數量的需求，恆星的「孵化器工場」需要獲得「原材料」的補償，星系內的恆星以驚人的數量和速率成批地誕生，一定存在其它的物質供應渠道，星系外部的氣體物質彌補了星系內的不足，額外的氣體物質供給來自星系的外部。

中性氫氣體從總的數量來看僅佔小部分，而構成「氫氣倉儲」的大部分為一種看不見、炙熱的電離態氫氣體，在我們鄰居星系的周圍存在巨量的氫氣體，恆星誕生所需的氣體物質得到了充足的保障。人們長期以來持有一種觀點，星系之間的相互作用決定了星系的演變，引力拖動的機制從數十億年前到現在影響了星系的變化，星系相互的碰撞和合併改變了它們的形態。現在，天文學家根據新的觀測得出了「修補性」的觀點，星系之間的氫氣雲團在星系演化進程中扮演了十分關鍵的角色，氣體雲團的大量分布為星系的演變和恆星的形成帶來了源源不斷的「燃料」，巨量的星系間的氣體物質彌補了星系內一些「缺失的物質」。

（編譯：2013-5-10）

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