http://www.physorg.com/news/2011-11-hubble-galaxies-ultimate-recyclers.html
November 17, 2011
(PhysOrg.com) -- NASA 哈伯太空望遠鏡所完成的新觀測擴展天文學家對於星系回收方式的理解，其中，星系持續不斷回收大量氫氣與重元素。此過程讓星系能建立橫跨數十億年的恆星連續世代（successive generations，譯註：指不同世代的星族／Population，愈年輕，金屬含量愈多）。
這種持續進行的回收使某些星系的「燃料槽」不虞匱乏，且使其恆星形成期延長超過十億年。
此結論是基於一系列哈伯太空望遠鏡觀測，那展現（flexed）其宇宙起源頻譜儀（Cosmic Origins Spectrograph，COS）的特殊能力來偵測我們銀河系以及超過 40 個其他星系的星系暈（halo）之中的氣體。來自夏威夷、亞歷桑納以及智利大型地面望遠鏡的資料，亦藉由測量這些星系的特性，促成這項研究。
天文學家認為，星系的顏色與形狀大部分受流經星系暈的氣體所控制，而向外擴展的星系暈則圍繞著星系。這三項研究從不同的面向調查這種氣體回收現象。
這些結果分別寫成三份論文，發表在 11/18 當期的 Science 期刊中。三項研究的領導者是 Nicolas Lehner（印第安納州 South Bend 的聖母大學）；Jason Tumlinson（馬里蘭州 Baltimore 的 Space Telescope Science Institute）；以及 Todd Tripp（Amherst，麻州大學）。
遙遠恆星的 COS 觀測證明，大量的雲氣（clouds）落入我們銀河系巨大的銀暈中，為其持續進行的恆星形成加油。這些熱氫雲氣位於二萬光年的銀河圓盤（disk）內，且包含足以製造 1 億顆太陽的材料。這種氣體中有某些是回收材料，那因恆星形成、新星與超新星的爆炸能量（那將富含各種化學成份的氣體踢回銀暈中）而持續獲得補充。
COS 觀測亦呈現圍繞在活躍的恆星形成星系四周的熱氣暈。這些星系暈（富含重元素），自其星系圓盤的可見部份延伸到 45 萬光年之外。遠在星系之外所發現的重元素質量總量令人驚訝。COS 在某星系的星系暈中測得 1 千萬顆太陽質量的氧，那相當於 10 億顆太陽質量的（各種）氣體 -- 跟星系圓盤裡眾恆星之間的所有空間中的（氣體）一樣多。
研究者亦發現這種氣體幾乎不存在於那些已停止形成恆星的星系中。在這些星系中，這種「回收」過程點燃一場迅速的恆星誕生大爆發，那能耗盡剩餘的燃料，從根本上關閉未來的恆星誕生活動。
這證明，氣體被推出星系之外而非從星際空間拉入，決定了一個星系的命運。哈伯觀測證明這些星系以非常快的速率形成恆星，也許是每年一百個太陽質量，能以每小時 2 百萬英里以上的速度，將 2 百萬度的氣體驅逐到非常遠的星系間空間。這快到足以讓氣體永遠脫離且不再為母星系加油。
雖然來自星系的熱氣體「風」已為人所知有一段時間了，但這項新 COS 觀測卻揭露，熱外流物所延伸的距離比先前所以為的還要更遙遠，而且能將極大量的物質帶離星系。某些熱氣體會移動的更加緩慢，最後可能被回收。這些觀測證明「富含氣體恆星形成的螺旋狀星系」如何能演化成不再有恆星形成的橢圓星系。
這種熱電漿所發出的光不為人眼所見，所以當來自背景似星體（quasars）的某些色光被氣體吸收後，研究者才得以用 COS 偵測出這些氣體的存在。似星體為宇宙中最明亮的天體，而且是活躍星系的明亮核心，那包含活躍的中央黑洞。似星體身為遠方的燈塔，光線穿透富含氣體、圍繞星系的熱電漿「迷霧」。在紫外線波長下，COS 對於重元素（例如氮、氧、氖）的存在很敏感。COS 的高敏感度使得許多位於距離更遙遠的似星體之前的星系能被研究。這些離子化的重元素是估計一星系的星系暈中有多少質量的標記。
※ 相關報導：
＊ A Reservoir of Ionized Gas in the Galactic Halo to Sustain Star Formation in the Milky Way
http://www.sciencemag.org/content/334/6058/955.abstract
Nicolas Lehner, J. Christopher Howk
Science 18 November 2011: Vol. 334 no. 6058 pp. 955-958
doi: 10.1126/science.1209069
＊ The Large, Oxygen-Rich Halos of Star-Forming Galaxies Are a Major Reservoir of Galactic Metals
http://www.sciencemag.org/content/334/6058/948.abstract
J. Tumlinson1, C. Thom, J. K. Werk, J. X. Prochaska,
T. M. Tripp, D. H. Weinberg, M. S. Peeples, J. M. O'Meara,
B. D. Oppenheimer, J. D. Meiring, N. S. Katz, R. Dave,
A. B. Ford, K. R. Sembach
Science 18 November 2011: Vol. 334 no. 6058 pp. 948-952
doi: 10.1126/science.1209840
＊ The Hidden Mass and Large Spatial Extent of a Post-Starburst Galaxy Outflow
http://www.sciencemag.org/content/334/6058/952.abstract
Todd M. Tripp, Joseph D. Meiring, J. Xavier Prochaska,＊ 百萬度的電漿可能在星系中「氾濫」
Christopher N. A. Willmer, J. Christopher Howk,
Jessica K. Werk, Edward B. Jenkins, David V. Bowen,
Nicolas Lehner, Kenneth R. Sembach, Christopher Thom,
Jason Tumlinson
Science 18 November 2011: Vol. 334 no. 6058 pp. 952-955
doi: 10.1126/science.1209850
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