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当一个星系消亡时会发生什么?

自媒体www.zhantu8.com 科技
当我们说到星系消亡时,我们通常指的是那些不再形成恒星的星系(或者至少不再形成很多恒星)。在星系早期,它们充满了形成恒星所需的物质,并以相对较高的速度形成它们(通常每年有数百个太阳质量的恒星)。然而,在某种程度上,星系不再能够非常有效地产生新的恒星,这些就是我们所说的“死亡”星系。

事实证明,判断一个星系是否已经死亡其实很容易——我们只要看它是什么颜色就行了。要知道原因,让我们先来想想单个恒星。毕竟,一个星系发出的光(大部分)只是它所有恒星发出的光的总和。

星系是由许多不同大小的恒星组成的。如果我们在银河系中观察它们,在那里我们可以检测单个恒星,我们会发现质量、光度和颜色之间存在着紧密的关系。我们通常用赫茨普朗-罗素图来表示:

当一个星系消亡时会发生什么?

最大质量的恒星是最热的,因此也是最蓝的。它们的亮度也要高得多——质量是太阳10倍的恒星的亮度是太阳几千倍!一般情况下,光度变化范围为L∝M3.5。所以,我们从一个星系看到的光是由其最大的恒星主导的。

另一方面,恒星只有有限的燃料供应,这与它的质量成正比。它以3.5立方米的速度燃烧。因此,恒星的寿命是M/M3.5=M−2.5。大质量恒星活得快,死得早。

记住这一点,现在我们来考虑星系的颜色。当星系活跃地形成恒星时,它包括所有这些质量的恒星。所以,光被这些巨大的蓝色恒星所控制,因此星系看起来是蓝色的。

然而,一旦它停止形成恒星,这些巨大的蓝色恒星就会消亡。所以剩下的就只有更小,更红的了。因此星系的恒星看起来是红色的。

这个简单的想法是,至少大致上,我们如何判断哪些星系已经“死亡”了。这里有一个来自一篇论文的例子,该论文使用三个滤光器来判断一个星系是红色(左上角区域)还是蓝色。你可以看到似乎有两种类型的星系,而且很容易分辨出哪一种是哪一种。

当一个星系消亡时会发生什么?

你可以想象,有一些复杂的情况。一个是,一个非常多尘埃的星系也可能看起来是红色的,即使它没有“死亡”。因此,考虑到它的简单性,这种技术的效率是惊人的,但它并不完美。

另一个原因是,尽管我们可以用这种技术来发现“死亡”星系,但星系停止形成恒星时颜色不会立即改变,因为周围仍然有大量的蓝色恒星。相反,我们必须等到最后一代巨大的蓝色恒星消亡后,星系才会变成红色。这意味着我们很擅长发现“死亡”星系,但我们不擅长发现“死亡”星系。因此,关于星系死亡的过程,仍然有几个相互竞争的理论。如果我们有明确的例子来说明垂死的星系,而不仅仅是死去的星系,我们就能更好地知道哪个理论是正确的。