科學(xué)家在LAMOST 光譜中發(fā)現(xiàn)一個(gè)“星系果蔬園”

近期，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)聯(lián)合相關(guān)單位的研究團(tuán)隊(duì)在LAMOST（郭守敬望遠(yuǎn)鏡）海量光譜中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“星系果蔬園”，包括大量綠豌豆星系、藍(lán)莓星系及紫葡萄星系等。

從左到右依次是綠豌豆星系、藍(lán)莓星系和紫葡萄星系

這里的綠色豌豆星系起源于公眾科學(xué)家的星系動(dòng)物園項(xiàng)目，一批天文愛(ài)好者對(duì)SDSS（美國(guó)斯隆數(shù)字巡天）觀測(cè)到的不同星系，按照形態(tài)進(jìn)行分類時(shí)得到251個(gè)極其特別的樣本，很難歸為已知的星系類型。而這些星系在偽彩圖上呈現(xiàn)為綠色，形態(tài)又極其致密，看起來(lái)圓圓的像豆子，因此被命名為“綠豌豆星系”。

綠豌豆星系強(qiáng)烈的發(fā)射線使其呈現(xiàn)明亮的綠色，這也意味著它們正在形成新的恒星。綠豌豆星系有著局部宇宙最高的恒星形成率，能在幾億年的時(shí)間內(nèi)質(zhì)量翻倍。它們大約在距離地球15 億到50 億光年的位置上，體積不足銀河系的十分之一，質(zhì)量不到銀河系的百分之一，但是卻在以10 倍于銀河系的速度形成恒星。它們同樣因?yàn)楹艿偷慕饘儇S度（天文學(xué)上除了H和He 之外的元素都被稱為金屬）而知名，這類星系在早期宇宙應(yīng)該是很常見(jiàn)的。因此對(duì)于綠豌豆星系的研究為早期宇宙星系形成與演化及恒星形成問(wèn)題打開(kāi)了新窗口。

由于發(fā)射線落在測(cè)光波段的位置不同，致密星系中比較典型的還有偽彩圖上呈現(xiàn)藍(lán)色的“藍(lán)莓星系”和偽彩圖呈現(xiàn)紫色的“紫葡萄星系”。藍(lán)莓星系比綠豌豆星系更加致密，體積不足銀河系的1/3000，質(zhì)量不到銀河系的萬(wàn)分之一。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)博士研究生劉思琦、研究員羅阿理，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授王俊賢，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員沈世銀等人利用LAMOST 數(shù)據(jù)新發(fā)現(xiàn)的1417 個(gè)致密星系中，包括739 個(gè)綠豌豆星系，270個(gè)藍(lán)莓星系和388 個(gè)紫葡萄星系，如同一個(gè)豐富的“星系果蔬園”。

其中，藍(lán)莓星系是離地球更近的致密星系；紫葡萄星系距離地球介于綠豌豆星系和藍(lán)莓星系之間或者比綠豌豆星系更遠(yuǎn)。這些新發(fā)現(xiàn)的致密星系質(zhì)量范圍大約在31 萬(wàn)～100 億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之間，其中距離地球最遠(yuǎn)的星系達(dá)到90 億光年左右。

據(jù)了解，這些星系個(gè)頭小，亮度暗，觀測(cè)非常受限。此前，最大的具有光譜信息的致密星系樣本僅約800 個(gè)成員。這是迄今為止一次性新發(fā)現(xiàn)致密星系數(shù)量最多的研究工作。

研究人員對(duì)這些新發(fā)現(xiàn)星系的恒星形成率、金屬豐度以及環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)研究。他們利用光譜擬合首先得到了這些星系質(zhì)量，并通過(guò)譜線強(qiáng)度的測(cè)量得到了這些星系的恒星形成率，發(fā)現(xiàn)普遍大于相同紅移的一般星系主序恒星形成率。

進(jìn)一步對(duì)這些星系進(jìn)行了金屬豐度的測(cè)量后，研究人員還發(fā)現(xiàn)與以往的研究結(jié)論一致，這些致密星系具有更低的金屬豐度。通過(guò)與相同紅移的一般星系的環(huán)境相比較，發(fā)現(xiàn)這些星系相互之間距離更遠(yuǎn)，位于更加離散的星際環(huán)境中。

隨著LAMOST 巡天的繼續(xù)開(kāi)展，更多的綠豌豆星系、藍(lán)莓星系及紫葡萄星系將會(huì)陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，這為認(rèn)識(shí)早期宇宙的星系形成與演化帶來(lái)了更多可能性。