這個線索將能揭示星系是如何形成和演化的謎團？

一組天文學家發現了一種新方法來解開第一個星系是如何形成和演化的謎團。發表在《天體物理快報》上的一項研究中，威斯康辛大學密爾沃基分校的主要作者Dawn Erb和她的團隊第一次在夏威夷Maunakea的W. M. Keck天文台首次使用了新的能力來檢測Q2343-BX418，這是一個距離地球100億光年的年輕小星系。這個遙遠星系是對年輕星系的一種模擬，這些星系太過暗淡以至於無法進行詳細的研究，這使它成為了解宇宙誕生後不久星系的理想候選者。

博科園-科學科普：BX418也吸引了天文學家的注意力，因為它的光暈正在發出一種特殊的光。在過去的幾年裡天文學家了解到星系周圍的氣態光暈會發出一種特殊的紫外波，叫做萊曼阿爾法輻射。關於星系暈中產生賴曼阿爾法輻射的原因有很多不同的理論，但至少有一些可能是由於星系中恆星形成最初產生的光被光暈中的氣體吸收和重新發射。Erb的團隊，包括加州理工學院的Charles Steidel和Yuguang Chen，使用天文台最新的儀器之一Keck宇宙網路成像儀(KCWI)對BX418的氣體暈進行詳細的光譜分析，它的性質可以提供銀河系內恆星形成的線索。

藝術概念圖模擬顯示了圍繞著一個星系的氣態光暈，被一種叫做萊曼阿爾法發射的窄波段紫外線照亮，BX418的氣態光暈大約是星系本身大小的十倍。圖片：Tonia Klein, UWM

宇宙中的大多數普通物質都不是恆星或行星的形式，而是氣體。大多數氣體並不存在於星系中，而是存在於星系的周圍和之間。光暈是氣體進出系統的地方。星系周圍的氣體可以為它們提供燃料，來自星系內部的氣體也可以逃逸到光暈中。這種氣體的流入和流出影響著恆星的命運。流入星系的新氣體的流入為新恆星的形成提供了燃料，而氣體的流出限制了星系通過去除氣體形成恆星的能力。所以，理解在這種氣體暈中發生的複雜相互作用是發現星系如何形成恆星和演化的關鍵。這項研究是Steidel領導多年的一項大型研究的一部分。之前Steidel的團隊在凱克天文台使用其他儀器研究了BX418。

最近的這項研究使用了KCWI，為星系及其氣體暈的圖像增加了細節和清晰度，這在以前是不可能的;該儀器是專門設計用來研究連接星系的微弱氣體的微弱電流，稱為宇宙網。這項新儀器的設計和靈敏度使我們的研究得以實現。這不僅僅是一個普通的攝譜儀——它是一個積分場攝譜儀，這意味著它是一種組合照相機和攝譜儀，在這裡你可以得到圖像中每個像素的光譜。KCWI的力量，結合凱克望遠鏡在Maunakea的位置，在那裡觀看條件是地球上最原始的，提供了一些最詳細的關於宇宙的一瞥。Erb的團隊使用KCWI獲取了BX418光環的萊曼阿爾法發射光譜。這使得他們能夠跟蹤氣體，繪製速度和空間範圍，然後繪製一個三維地圖，顯示氣體的結構和行為。

研究小組的數據表明，星系被一個大致為球形的氣體流出物包圍著，這種氣體的密度和速度範圍存在著顯著的變化。這種分析是第一次。因為它只在一個星系中測試過，所以其他的星系需要研究看看這些結果是否具有代表性。現在，研究小組已經發現了一種了解氣體暈性質的新方法，希望對他們收集的數據進行進一步的分析，並對這些過程進行計算機模擬，以便對我們宇宙中第一個星系的特徵有更多的了解。當天文學家完成更詳細的建模工作時，將能夠測試氣暈中萊曼阿爾法發射的性質與星系本身的性質之間的關係，這將告訴我們星系中的恆星形成是如何影響暈中的氣體。

博科園-科學科普｜參考期刊：天體物理快報｜研究/來自：WM凱克天文台

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