星系或許并非像“年輕藍(lán)色”或“古老紅色”那么簡單。天體物理學(xué)家查爾斯·斯坦哈特（Charles Steinhardt）提出了第三種類型：打破常規(guī)的紅色恒星形成星系。這些星系挑戰(zhàn)了我們對(duì)恒星誕生的認(rèn)知，并表明宇宙中形成的恒星數(shù)量可能遠(yuǎn)超我們的估計(jì)。它們或許還能解釋一些突然停止形成恒星的神秘星系，并暗示宇宙的故事比我們意識(shí)到的更加復(fù)雜，也更加引人入勝。

挑戰(zhàn)宇宙假設(shè)

宇宙本身并沒有一本說明書——即便如此，密蘇里大學(xué)天體物理學(xué)家查爾斯·斯坦哈特認(rèn)為，一些關(guān)鍵的章節(jié)可能缺失了。要么宇宙一直遵循著一套與我們以往認(rèn)知不同的規(guī)則，要么我們一直在曲解現(xiàn)有的規(guī)則。

傳統(tǒng)上，天文學(xué)家將星系分為兩大類：藍(lán)色星系，年輕且活躍地形成恒星；紅色星系，較老且不再產(chǎn)生新恒星。但斯坦哈特提出了第三種類型：紅色恒星形成星系——仍在形成恒星的星系，但大多質(zhì)量較低，因此呈現(xiàn)微紅色。

在這張哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片中，藍(lán)色和紅色星系清晰可見。圖片來源：ESA/哈勃和NASA、J. Dalcanton、暗能量調(diào)查/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

為什么紅色恒星形成星系很重要

“紅色恒星形成星系主要產(chǎn)生低質(zhì)量恒星，這使得它們即使正在誕生恒星，也呈現(xiàn)出紅色，”他說。“這一理論是為了解決與傳統(tǒng)觀測到的黑洞質(zhì)量與恒星質(zhì)量比值不一致的問題，以及藍(lán)色和紅色星系中不同的初始質(zhì)量函數(shù)——這兩個(gè)問題無法僅用衰老或合并來解釋。然而，我們了解到，我們今天看到的大多數(shù)恒星可能形成于與我們之前認(rèn)為的不同條件下。”

查爾斯·斯坦哈特。 圖片來源：密蘇里大學(xué)

銀河系歷史的新層面

斯坦哈特的研究表明，紅色恒星形成星系可能在宇宙歷史中扮演了更重要的角色。這可能會(huì)改變我們目前對(duì)星系演化、星系形成過程以及如何測量整個(gè)宇宙歷史中恒星形成的理解。

“這些星系的存在可能意味著宇宙中形成的恒星數(shù)量遠(yuǎn)超之前的估計(jì)，”他說，“這支持了這樣一種觀點(diǎn)：星系的生命周期遠(yuǎn)比從藍(lán)色到紅色再到死亡的簡單過程更為復(fù)雜。”

對(duì)星暴后星系的新認(rèn)識(shí)

傳統(tǒng)上，人們認(rèn)為星系的演化要么通過逐漸衰老，要么通過合并，碰撞會(huì)引發(fā)新恒星的爆發(fā)。因此，天文學(xué)家長期以來一直對(duì)后星暴星系感到困惑，這些星系在短暫的密集恒星形成期后突然停止產(chǎn)生新恒星。常見的理論是，兩個(gè)星系相撞，導(dǎo)致新恒星的快速爆發(fā)，然后能量耗盡并歸于平靜。

但斯坦哈特提出了另一種可能性。其中一些星系可能正在緩慢形成小型紅色恒星，而不是經(jīng)歷突然的恒星形成爆發(fā)。他說，如果這是真的，我們可能需要改變對(duì)星暴后星系的定義，因?yàn)橛行┬窍悼赡軐儆诹硪活惣t色恒星形成星系。

未來研究和學(xué)生主導(dǎo)的項(xiàng)目

未來，斯坦哈特和他在密蘇里大學(xué)物理系的學(xué)生們計(jì)劃進(jìn)行更先進(jìn)的測試，以進(jìn)一步研究恒星形成星系。三年級(jí)學(xué)生馬蒂厄·哈珀將和一個(gè)本科生團(tuán)隊(duì)尋找更多證據(jù)，以支持一些星暴后星系屬于新提出的類別的觀點(diǎn)。與此同時(shí)，二年級(jí)學(xué)生卡特·邁耶霍夫和扎克·博羅維亞克將領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)研究項(xiàng)目，利用歐洲航天局蓋亞衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，研究銀河系中超過20億顆恒星。

《紅色星系比藍(lán)色星系形成更多的恒星嗎？》發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

編譯自/ScitechDaily

10.3847/1538-4357/adb95b