星系形成的門檻降低為3兆太陽質量
根據最新刊登於Nature雜誌on-line版的一篇論文指出,星系大小和它產出新興恆星的速率之間,真的有關聯,不過,和稍早認知不同:恆星形成星系在質量上的門檻,現在降低了一些。
加州大學厄爾灣分校的一群天文物理學者,透過赫歇爾太空望遠鏡資料,觀測了天空中所謂「洛克曼洞」(Lockman Hole)的一塊天區 - 多虧有這麼一個天然洞,所以功能強大如赫歇爾太空望遠鏡,在面對發射自銀河系以外的恆星形成星系的星光時,不至於束手無策、徒呼奈何。洛克曼洞位置在大熊星座兩顆指極星的中間,約有15平方度。
加州大學厄爾灣分校的這項研究主題是那些在光譜上,波長介於無線電波和紅外線光之間的「次毫米星系」。觀測這種類型的星系既要向無線電波段借光,也要向可見光借光,研究手法相當新奇而特別。此外,若是從個別的紅外線望遠鏡直接觀察次毫米星系,所見都是相當模糊,但若藉由這些星系的平均值,則仍可觀測分析它們的一些特性,這也是該研究著墨較多的部份。
這群天文物理學家假設,有群聚現象的次毫米星系所形成的暈,反映著潛藏在其背後,暗物質分布的特性,再進一步將這些資料導入星系形成的暈模型中,該暈模型是一種能描述宇宙中,星系空間分布和暗物質之間如何有關聯的計算模型。於是他們在遠紅外線波段中,測量了來自河外星系光波長強度變化,計算得出了群聚星系暈值的高低水平。
結果,Amblard和他的研究夥伴們發現了一個「龐大」的事實:宇宙中,那些環繞在極活躍於產出新興恆星的星系周圍的暗物質暈,總質量超過了3兆太陽質量。
更有趣的是,這個恆星形成星系的質量門檻,比先前所預估的略為降低了一點。根據該篇論文共同作者指出,較早按星系形成理論半分析半推估得來的結果,曾得到了一個「5兆倍太陽質量」的門檻數字,而學界對星系形成的質量門檻,更普遍的共識數字則大約是一千億到一兆太陽質量而已。透過本次研究結果,帶給大家一個相當明朗的答案。
這份研究成果帶來第二個禮物是,面對一張顯示出遙遠恆星形成星系的精細天空圖像,從此,我們不再侷限於僅只能推論星系裡的恆星數目和氣體量,我們將也能夠推論出,到底「需要多少質量的暗物質暈」才夠讓這些星系形成。不過,除了推論暗物質存在以外,對於暗物質究竟是什麼,我們還是不知道。