低金属丰度气体极难形成恒星.PDF

低金属丰度气体极难形成恒星 130亿年前，宇宙中的原初星系开始形成，不含金属或只含少量 金属的原初气体坍缩形成最初的几代恒星。这些原初恒星和星系是今 天宇宙中天体的起源。尽管有很多理论模型的预测，然而对于贫金属 气体中原初恒星形成的认识一直极端匮乏。通过对两个邻近的极端贫 金属星系的多波段观测，我们于国际上首次证实了极端贫金属气体中 的恒星形成效率极其低下，即单位质量气体在单位时间里能形成的 星质量远小于类银河系里所能形成的恒星质量，该结果暗示了早期宇 宙原初气体可能极难形成原初恒星。 我们的创新之处在于获得了极端贫金属星系气体质量的精确测 量。传统的方法是利用一氧化碳的发射来示踪气体质量，然而这种方 法不能用来研究极端贫金属星系，而基于尘埃的方法又因为缺乏高空 间分辨率而没有足够的精度。我们另辟新径，利用高空间分辨率的尘 埃图像来获取气体质量的精确测量，从而限定了恒星形成效率。 我们的工作获得了国际同行的强烈反响。美国著名理论天体物理 学家BruceElmegreen 博士（美国杰出天文物理学者奖——Dannie HeinemanPrizeforAstrophysics 的获得者）在《自然》杂志下属的 《NewsViews》上发表了题为“小星系怎么形成恒星”的共一千多字 的学术评论。Elmegreen博士高度评价了发现的重要性，指出该工作 的发现为未来的理论研究提供了全新的挑战和思路。Bruce 在评论中 总结到“在今后几年天文学家需要更多理解低金属含量下的分子云和 恒星形成 。” 《自然》杂志资深编委、天文学科唯一的科学编委LeslieSage博 士也充分肯定了该工作的研究价值和科学意义。为此，Sage博士在 JRASC “ ” 加拿大皇家天文学会杂志 （ ）以 隔壁的早期宇宙 为题发表了 一篇专栏。Sage博士指出“通过该研究工作，天文学家窥见了第一代 恒星之后的宇宙是什么样子的”！ 该工作也引起了好多家国外媒体和机构的专题报道，如美国航空 航天局下属的空气喷进实验室(JPL/NASA)以“Slow-glowinggalaxies offerwindowtoearlyuniverse”为题通过通俗的方式报道了该工作的, 发现和科学意义。澳大利亚国家广播电台(ABC)以“Earlygalaxieswere badatmakingstars”为题进行了专题报道。国内科技类和大众类媒体 也对该工作进行了广泛的报导。如 《科学通报》以《探索早期宇宙 星形成方面获得重要进展》为题报道了本工作的发现，《科学网》以“宇 宙原初气体可能无法有效形成恒星”为题进行了报道。 图1：论文中一颗星系（SextansA）的多波段图像：蓝色部分代表的VeryLarge Array射电望远镜所探测到的氢原子质量分布，绿色是GALEX卫星所探测的来 自大质量恒星的紫外发射，红色代表的是Herschel红外望远镜所探测到的来自尘 埃的红外发射。 图2：恒星形成率 （单位时间内形成的恒星质量）对气体质量的二维图。橘黄色 -白色区域是类银河系在图上的分布，七个绿色的球代表论文中七个极端贫金属 恒星形成区在该图的分布。最右边的双向箭头长度代表了恒星形成率10倍的变 化。 一部分同行评价的链接： [1]美国著名理论天体物理学家BruceElemegreen在《NatureNewsViews》上发 表的评论文章链接： /nature/journal/v514/n7522/full/514310a.html [2]美国航空航天局的新闻报道： /newsroom/glx2014-01f.html [3]澳大利亚国家广播电台的报道： .au/science/articles/2014/10/16/4107684.htm?site=sciencetopic=l atest 参考文献： Shietal.2014,Nature,514,335