銀河系裡的恆星真的移動了

作者 | 發布日期 2015 年 08 月 09 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly
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美國新墨西哥州立大學(New Mexico State University,NMSU)Michael Hayden 等人利用史隆數位巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)阿帕契頂點天文台銀河系演化探索者計畫(Apache Point Observatory Galactic Evolution Explorer,APOGEE)過去 4 年中觀測的 10 萬顆恆星資料,製作了一幅新的銀河系地圖,結果顯示約 30% 的銀河系恆星的軌道位置有極顯著改變,遠離它們的出生地。這項發現,有助於天文學家進一步瞭解恆星形成,以及這些恆星在銀河系中旅行的方式。



過去 6 年間,這個研究團隊利用阿帕契頂點天文台 2.56 米 SDSS 望遠鏡,觀測銀河系內約 10 萬顆恆星的光譜,由此取得各恆星大氣的化學組成。恆星核心進行核融合反應形成重一點的化學元素,當恆星死亡,這些重元素被釋放出來,成為下一代恆星製作的原料。這個過程稱為「化學濃化(chemical enrichment)」,讓新一代恆星的重元素豐度會比前一代的還高。在銀河系的某些區域中的恆星形成比其他區域還活躍,這些活躍區域內新恆星形成的世代就比那些不活躍的區域還多。這意味著銀河系不同區域的重元素平均含量也不同,天文學家因而可藉由大氣化學組成追溯這顆恆星的誕生地與生命歷程。

Hayden 等人由 APOGEE 資料中包含碳、矽和鐵在內的 15 種元素的相對含量來繪製這幅銀河系地圖。結果發現高達 30% 的恆星,其化學組成顯示它們不僅已經不在原來出生地,而且還離出生地很遠了。詳細分析元素豐度的分布模式,他們發現絕大多數的觀測資料可用一個理論模型來解釋,也就是恆星是以徑向(放射狀)遷移,隨時間遠離或接近銀河中心。這些隨意的遠離─接近運動模式被稱為「遷移(migration)」,很可能是不規律的銀河盤面造成的,例如那些著名的旋臂(spiral arm)。天文學家之前也曾在太陽鄰近恆星中觀測到遷移運動的證據,但 Hayden 等人的研究則是首度清楚呈現遍布銀河系各處的恆星都有遷移運動的證據。

SDSS 目前正進入第 4 階段(Phase IV),這一階段的 6 年任務將進行到 2020 年。因此,Hayden 等人使用的其實只是 APOGEE 資料庫中的一小部分而已,未來如果取得完整內容,這些天文學家將掌握住更明確的銀河系化學分布狀態和銀河系外型等訊息。

(本文由 台北天文館 授權轉載) 

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