银河系中心膨胀区存在重金属恒星 或破解起源之谜

多年以来，研究人员一直观察银河系中心膨胀区域中的恒星，发现这些恒星富含较重元素，它们的质量比氢和氦更大，恒星运行速度比没有这些较重元素的恒星快两倍。这项最新发现可能有助于解答一些问题：银河系中心膨胀区域是否由这些快速移动恒星形成的，或者是形成于与另一个星系的远古碰撞过程，还是由以上两个过程结合形成的。

图中是哈勃太空望远镜观测的银河系中心膨胀区域。许多昏暗模糊的恒星是类似太阳的恒星，基于其化学成分不同，它们以不同速度环绕银河系中心膨胀区域运行。

1月11日，美国密歇根大学天文学家威尔·克拉克斯顿（Will Clarkston）在第231次美国天文学会会议上说：“银河系中心膨胀区域是星系的一个重要组成部分，它包含10-20%星系质量，迄今为止科学家对它的形成进化仍不是完全理解。”

克拉克斯顿梳理了哈勃太空望远镜过去近十年的勘测数据，从而测量这些恒星盘绕星系中心的速度有多快。尽管陆基望远镜已测量了这些恒星朝向或者远离太阳的运行状况，但是基于哈勃太空望远镜观测数据的最新研究揭晓了这些恒星如何环绕银河系中心运行。

克拉克斯顿说：“我们的研究首次表明，在恒星运行的侧面存在差异性。”

银河系中心膨胀区域的诞生

银河系是一个典型的螺旋星系，旋臂在环绕银河系中心膨胀区域的平面构成曲线结构，但是银河系中心膨胀区域的形成仍是一个未解谜团。在过去，天文学家认为，银河系中心膨胀区域是由古老恒星构成。但是越来越多的证据显示，银河系中心膨胀区域存在着年轻恒星。结合其他观测结果表明，银河系可能曾经与另一个星系发生碰撞。

美国太空望远镜科学研究所哈勃研究小组成员安娜丽莎·卡拉米达（Annalisa Calamida）说：“当前有许多理论描述银河系和中心膨胀区域的形成，一些专家称银河系中心膨胀区域形成于130亿年前，如果是这样的话，膨胀区域所有的恒星应当非常古老，并且具有类似的运动特征。但是也有专家认为，中心膨胀区域形成于银河系的生命期，当第一批恒星诞生之后这些恒星开始缓慢进化。”

为了更好地理解银河系中心膨胀区域，克拉克斯顿、卡拉米达和他们的同事分析9年以来的哈勃太空望远镜观测数据档案，跟踪观察了中心膨胀区域大约1万颗类太阳恒星如何移动。然后他们通过欧洲南方天文台甚大望远镜的光谱数据分析评估这些恒星的化学成分。

在比较了两者之后，研究小组发现，由于恒星的化学成分不同，银河系中心膨胀区域恒星的运动也发生了变化。对于天文学家而言，除了氢和氦的所有元素都被认为金属元素，他们发现含有较重元素的恒星快速环绕银河系中心膨胀区域，它们比古老、缺少金属元素的恒星运行速度更快。

克拉克斯顿说：“实际上我们以化学成分将这些恒星划分为富含金属和缺少金属的恒星。”将这些恒星的运动与其它恒星进行对比，将发现克拉克斯顿所说的两个恒星群体的“指纹”，这是一个模糊的图像，突出了它们不同的速度。

他还指出，银河系中心膨胀区域的恒星存在明显的旋转感，这有些令人吃惊。

3D膨胀区域

像犯罪现场的指纹一样，最新调查结果并不能立即表明过去发生了什么，但是它们提供了强有力的线索能够跟踪调查。卡拉米达说：“我们研究的这些恒星表明了这两种类型恒星的特征，因此这些分析将有助于我们更好地理解银河系中心膨胀区域的起源。”

富含金属的恒星形成于之前几代恒星释放的金属，不同的诞生环境导致运行速度的差异，或者它们可能是由一个碰撞星系产生的。

最新数据将有助于科学家更好地理解银河系中心膨胀区域的形成过程。克拉克斯顿指出，其他研究人员已将这项发现应用至模型之中，这将形成更详细的预测，进而检测观测结果。

克拉克斯顿说：“我们已找到了‘恒星指纹’，我们希望进一步发展‘太空法医学’，这样我们就能发现银河系中心膨胀区域详细的运行情况。”

这项最新研究将作为美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的“探路者”，该望远镜将于2019年发射升空，它的一项任务是探索银河系的远古历史。与此同时，克拉克斯顿的研究团队计划梳理更多的恒星档案，对比它们的化学成分和旋转运行状况。

克拉克斯顿说：“哈勃太空望远镜提供了对银河系内核的一个狭窄笔形射束观测视角，同时，我们比之前的研究观测到更多的恒星，下一步将有助于我们拓展研究分析，沿着不同视线进行额外的观察，这将使我们能够对银河系中心膨胀区域恒星复杂性进行三维勘测。”