说到恒星形成,并非所有星系都一样。有些星系处于“熄灭”状态,这意味着它们耗尽了恒星形成气体,形成的新恒星非常少。有些星系,比如银河系,则比较典型,恒星形成速度处于平均水平。但也有一些星系极其活跃,恒星形成速度非常快,因此被称为星暴星系。

星暴星系会经历明显的恒星形成时期,数百个包含十万颗或更多恒星的恒星超星系团诞生。这些星系每年可以形成数百甚至数千颗太阳质量的恒星。因此,它们极其明亮,在红外波段的亮度可达太阳数万亿倍。
雪茄星系( M82)就是这些星暴星系之一,虽然由于尘埃的影响,它的极端亮度在可见光下并不明显,但詹姆斯·韦伯太空望远镜可以轻松地在红外线下观察到该星系丰富的恒星形成。
M82 中的超星系团是该星系亮度增强的主要原因。该超星系团拥有约 10 万颗恒星,其中一些恒星的数量甚至比一些球状星团还要多。
星系需要充足的气体才能形成星暴星系,而M82很可能通过与邻近星系M81的引力相互作用获得了气体注入。这对星系每1亿年左右相互绕行一次。这些相互作用使M82变形为细长的雪茄形状,并将M82外围区域的气体输送到其核心,为其丰富的恒星形成提供了能量。天文学家对M82及其邻居感兴趣,因为它们就像一个观察星系相互作用的实验室。一篇2024年的论文利用多环芳烃(PAH)的辐射揭示了超新星爆发产生的复杂的细丝状气体和气泡网络。他们还揭示了M82的星系外流。这些外流是星暴星系的另一个显著特征。
JWST 的领先图像也追踪了多环芳烃 (PAH),它们显示了银河系的外流。它们看起来像是从银河系中心发出的细长的明亮条纹。多环芳烃在天文学中很重要,因为它们在中红外波段具有强烈的发射特征。它们与冷分子气体密切相关,有助于追踪气体的运动。
这些外流是由星系中丰富的恒星形成活动造成的。星暴活动产生了数千颗比太阳更热、质量更大的恒星。这些恒星会产生强大的恒星风,驱散气体。其中许多恒星会爆炸成为超新星,这也会驱散气体。因此,星暴星系在其气体供应消散之前,不会经历超过1亿年的极端恒星形成期。
然而,M82 可能有所不同。由于未来与 M81 反复发生引力相互作用,M82 可能会经历大量恒星形成和恒星熄灭的循环。天文学家认为这种情况在过去曾发生过。大约 6 亿年前,它经历了一次星暴阶段,而当前的阶段很可能是在大约 3000 万到 6000 万年前触发的。
M82距离我们仅约1200万光年,对于星系而言,距离我们相当近。因此,天文学家们对这个星暴星系给予了极大的关注。哈勃和其他望远镜已经多次拍摄到它的图像。
M82 未来还会经历更多星暴周期。但最终,M82 和 M81 会合并成一个星系。在遥远的未来,这次合并很可能会引发一次大规模、混乱的星暴事件。最终,这场事件也会逐渐平息,最终形成的巨大星系将进入平静状态。














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