涅槃重生？哈勃望远镜的数据表明草帽星系或曾发生大合并

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牛顿

哈勃空间望远镜显示草帽星系正在经历一次合并事件

和狂野西部的亡命之徒一样，草帽星系盘面的辽阔边缘可能隐藏了动荡的过去。草帽星系(梅西叶星表编号为M104)从不是适合某个模型的星系。有个有趣发现，它是盘面旋涡星系和足球那样的椭圆星系的混合体。草帽星系的结构演变历程变得愈发奇怪，因为来自哈勃太空望远镜新证据表示草帽星系是一次重大星系合并的结果，虽然它光滑的盘面没有迹象表明有重大混乱等。

这个星系微弱的晕圈给出了一些线索。草帽星系的晕圈中遍布着无以计数的恒星，这些恒星因为是年轻恒星，故富含着重元素(也就是金属元素)。这样的恒星通常只会在星系中盘面存在，他们必须通成熟古老的、金属丰度高的星系合并被掷于晕圈中。标志性星系在它最近几年看起来很稳定。草帽星系现在由于周围没有别的恒星可以吞噬，以至于看起来是孤立的。这个发现为关于星系如何使他们自己在难以控制的宇宙中聚合起来提供了一个转变机会。

草帽星系的光环

美国宇航局哈勃太空望远镜传来一个令人惊奇的新数据，他们认为草帽星系盘的光滑、稳定的“边缘”可能隐藏着一个混乱的过去。在草帽星系巨大的、延伸的光环中，哈勃的敏锐度和敏感度解决了成千上万的单个恒星，而星系中心以外的区域，通常由较老的恒星组成。这些关于草帽星系最新的观察正在颠覆着传统理论，在光环中只显示出一小部分较老的、缺乏金属的恒星，还有一些通常只存在于星系盘和中央隆起中的意外的大量富含金属的恒星。过去主要星系的合并是一个可能的解释，通过庄严的草帽星系来看，没有一个凌乱的证据表明最近出现过大星系合并。

“草帽星系一直是一个有点奇怪的星系，这正是让它如此有趣的地方”，马里兰州的巴尔的摩市的空间望远镜科学研究所的 Paul Goudfrooij说。“哈勃的金属丰度测量（恒星中大量的重元素）是另一个迹象，草帽星系上有很多东西来教我们关于星系的组装和演化。”空间望远镜科学研究所的研究院之一Roger Cohen补充道：“哈勃对于草帽星系光环的观察正在转变我们对于银河系的组成和头部的金属含量普遍接受的理解。”

长期以来，天文学家和业余天文爱好者对它明亮的美丽和奇特的结构的喜爱，M104如今在它神奇的故事中开启了一个新的篇章——富含金属的恒星的延长的光环几乎没有在其他星系的光晕中被观察到预期的缺乏金属恒星的迹象。

研究人员对哈勃的数据感到困惑，他们转向复杂的计算机模型来阐明对于传统银河理论的复杂反演的原因。那些结果表明了与银河系过去的重大合并同样的令人惊讶的可能性，通过草帽星系雄伟的结构，没有证据表明最近的混乱。《天体物理学杂志》刊登了这些不同寻常的发现和可能的解释。

“缺乏金属的恒星的不存在是一个大惊喜”，Goudfrooij说，“富含金属恒星的丰富只是增加了神秘感”。

相比于星系主盘中拥挤的恒星群，天文学家期望在星系的光晕中，找到含有更少重元素、即金属的早生代恒星。元素通过恒星的“生命循环”过程而产生。

一个星系的恒星经历这一循环的时间越长，气体中的元素会更加丰富，因由该气体而形成的星体金属丰度也会更高。

传统观点认为，这些年轻的、高金属丰度的恒星通常在星族稠密的星系主盘中被发现。由于许多年长、缺乏金属的球状星团的存在，事实并非如此简单。

这些更年长的贫金属星，被认为最终会摆脱它们所在的星团，变成普通恒星光晕的一部分，但是这个过程在草帽星系中，似乎是低效的。

科研小组将他们的科研成果，与近期用电脑模拟的结果进行比较，以探究在草帽星系星环中金属丰度测试未曾预料到的结果的成因。

通过对比得到的结果与预期大相径庭，证明平静的草帽星系在十亿年前便经历过大型堆积或者合并。

与我们银河系被认为在数十亿年前吞并许多小型卫星星系的所谓“较小”的吸积过程并不相似，一场大型的吸积，是那些含有两个或以上，富含较晚形成的、高金属丰度的星体的大量相似星系的合并。

这些卫星星系仅仅含有那些大部分氢与氦是于大爆炸时产生的低金属丰度的恒星。

较重的元素要通过星球内部的核合成形成，然后融入到下一代的恒星中去。

这个过程在那些围绕着我们的银河系的矮星系中更加低效，而在那些更大且发展程度更高的星系中，会更加有效。

研究“草帽”星系的结果让人惊讶不已，因为其星系盘光滑，并无任何破裂迹象。相比之下，众多相互作用的星系，像标志性的触角星系，就由于相互作用产生的潮汐力而形成旋臂，并因此扭曲的外形而得名。通常情况下，体积相似的巨大星系如果要合并，会结合成光滑的大型椭圆星系，并具有扩展光晕，而这一过程会花费数十亿年的时间。但不论是关于螺旋星系的传统定义还是关于椭圆星系的传统定义，“草帽”星系都与之丝毫不符，它是介于两者之间的混合体。