星系的生命周期:银河系和仙女座星系的发展与终结

星系经历形成、发展、稳定和消亡的过程。当星系停止将气态物质转化为新恒星时,就已经在慢慢走向死亡之路。银河系和仙女座星系就在这样的路径上行进,数十亿年的时间里,它们以极慢的速度走向生命的终点和最终的归宿。目前的数据显示,银河系可能已经处于绿谷的边缘,甚至可能已经是一个“僵尸”星系——在10亿年前就已经死亡了。

星系的生命周期:银河系和仙女座星系的发展与终结

就如同一个人的一生,行星、恒星,甚至星系,都经历着形成、发展、稳定以及消亡的过程。我们的邻居——仙女座星系,其实在几十亿年前就已经“死亡”,但直到最近才开始显现出死亡的迹象。最近的一些研究表明,我们的家园银河系也可能是这样,它可能已经“死亡”,但却依然运转着,就像一具僵尸。

当星系停止将气态物质转化为新恒星时,就已经在慢慢走向死亡之路,但似乎有两种完全不同的路径,这两种路径由完全不同的过程驱动。银河系和仙女座星系就在这样的路径上行进,数十亿年的时间里,它们以极慢的速度走向生命的终点和最终的归宿。

星系如何“猝灭”、星系内的恒星如何形成并改变它们的形态,这是河外天体物理学的一个重大科学问题。感谢大量科学家对数以百万计的银河图像数据的整理和分析,我们现在可能即将解开这个谜团。

从一定角度来看,星系是一个不断吸积气体并将其转化为恒星的动态系统。和人类及其他生命的生长一样,星系的成长也需要“食物”——来自宇宙网的新鲜氢气。当气体冷却并落入暗物质晕后,就会形成一个圆盘,然后进一步冷却,最终诞生出新的恒星。

随着恒星的衰老和消亡,最终会通过恒星风或超新星的形式将部分气体返回星系。大质量恒星的爆炸会加热周围的气体,防止气体迅速冷却,这一过程实现了天文学家所说的“反馈”:星系中的恒星形成因此是一个自我调节的过程。

大多数星系都是盘状或螺旋状的,就像我们的银河系,这种星系被称为螺旋星系。但还有一种形态完全不同的星系,它们看起来更像椭圆形或足球形,被称为椭圆星系。它们几乎没有那么活跃——已经失去了气体供应,不再形成新的恒星。

这两种特例星系——红色螺旋和蓝色椭圆——如何融入我们已经建立的对星系演化的科学描述体系里面呢?Kevin Schawinski建立了Galaxy Zoo,并邀请了众多天文学家一起,对数百万星系的图像进行研究和分类。

通过25万人的协作和分类,100万个星系中通过图像被分类和分析。利用“群体智慧”带来的大规模识别能力,发现了一些不常见的蓝色椭圆和红色螺旋星系。

当观察各种星系的消亡速度时,我们发现螺旋星系的死亡过程较慢,而椭圆星系的死亡过程较快。它们的进化和消亡路径必然有所不同。

仙女座星系是距离我们最近的这种大质量螺旋星系,根据最新研究,它位于绿谷,可能在亿万年前就开始衰落。它就像一个僵尸星系——已经“死亡”,但仍在继续运转,恒星的诞生速度比正常星系慢。

我们是否能确定银河系是否已经处于绿谷,也就是是否正在走向死亡——这是一个更大的挑战,因为我们正处在银河系中,无法像测量遥远星系那样轻松地测量它。但即使如此,根据目前的数据,银河系可能已经处于绿谷的边缘,甚至可能已经是一个“僵尸”星系——在10亿年前就已经死亡了。

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