深入觀測細微結構可見星系併合歷史

NGC 6240 星系
由廣島大學主導的研究團隊,近日首度呈現了一個外流自「星暴增星系」NGC 6240的大質量電離氣體細部結構(上圖)。如圖所示,該電離氣體延伸的尺度,長達三十萬光年,星系際超級強風(superwind)將它由該星系中心吹出。星系中心則是因為密集恆星形成活動「星暴增」(Starburst)的緣故,驅動了超級強風。天文學家這次是藉Subaru的集光力和高空間解析力,才得以首度詳盡研究已知的宇宙中最大超級強風之其中一個,以及其所呈現的複雜結構。事實上,為這種超級強風提供驅動力的,不外乎恆星之生,以及恆星之死。

「星暴增」是天文學家用來代表大規模且密集的恆星形成活動。有「星暴增」現象正在發生的星系也簡稱為「星暴增星系」(Starburst galaxy)。以恆星形成率(SFR)而言,銀河系的SFR大約每年一個太陽質量,星暴增星系的SFR則達到十。有時速率甚至高達每年一百甚至一千個太陽質量。
 
「星暴增」是星系演化過程中非常重要之現象。當這種現象出現時,密集之恆星形成會迅速消耗星系裡的星際氣體。更進一步,還會令星系裡大部分氣體被吹出,這其實是幾方面因素共同造成之結果,包括來自許多新生大質量恆星的強紫外線輻射壓、氣體加熱、連續超新星爆發之衝壓力等。這個尺度達星系等級帶有高能的風也稱為「星系風」(galactic wind)或星系際超級風(superwind)。因為此超級強風從星系盤面將星際氣體搬運至星系外圍的效率極高,所以星系喪失氣體速度更快,還會造成恆星形成突然停止。

因為本來在星系盤面上的金屬豐度較高之氣體向外吹出的緣故,還「汙染」了星系暈和星系際空間。結果,星暴增和受星暴增驅動向外吹出的星系際超級強風,兩者都大幅影響了星系演化及星系外氣體。

大規模星暴增現象發生的機制,目前有幾個相當有說服力的說法,其中之一是兩個星系間的對撞和併合。當兩個氣體含量豐富的巨大螺旋星系併合時,併合過程引起的引力微擾干擾了恆星軌道,星系盤中的氣體因此損失角動量,落入了併合事件的重力中心。這造成了巨大的氣體聚集,形成星暴增的節點(starburst knots)。星暴增帶來大量塵埃,且塵埃吸收了新生大質量恆星的紫外光,發出強烈紅外光。

距離銀河系約三億五千萬億光年的NGC 6240,是一個相對鄰近的著名星暴星系,其SFR估計約為銀河系二十五至八十倍。其特有的擾動形態(上圖)顯示此星系正經歷和兩個螺旋星系的合併。NGC 6240由於星系合併引起巨大星暴增,以及大量隨之加熱的塵埃,而發出明亮的紅外光,紅外光度達到將近太陽之一兆倍。

NGC 6240是非常重要的天體,可以用來研究星系合併、星暴增活動、活躍星系核等三種現象之物理及三者間演化關係為何。在距離太陽系五億光年內,NGC 6240是幾個最受廣泛研究的星暴星系之一。

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】

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