探索宇宙奧秘 · 理性思考

距離地球6200萬光年之外，一個(gè)星系悄悄藏起了它的秘密。它看起來古老又安靜，不像那些絢麗的旋渦星系，只是一團(tuán)柔和的光暈?？僧?dāng)科學(xué)家用世界上最強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)它，一張?bào)@人的“恒星工廠”分布圖浮現(xiàn)出來。

這個(gè)名為NGC 1387的星系，居然擁有1285座巨型“工廠”。每座工廠都在默默生產(chǎn)著未來的恒星。這個(gè)數(shù)字本身就是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。

NGC 1387位于天爐座星系團(tuán)，是一個(gè)透鏡狀星系。你可以把它想象成一個(gè)介于橢圓星系和旋渦星系之間的過渡形態(tài)。

由牛津大學(xué)傅亨（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)，用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣（ALMA）完成了這項(xiàng)精細(xì)觀測。他們一口氣識別出1285個(gè)巨分子云。

什么是巨分子云？簡單說，就是宇宙里最寒冷、最致密的區(qū)域。那里聚集著大量分子氫，溫度極低，密度極高。恒星，就在這里誕生。

這批新發(fā)現(xiàn)的巨分子云平均直徑約65光年，平均質(zhì)量相當(dāng)于31.6萬個(gè)太陽。如果把它們看作一座座“工廠”，那么NGC 1387的生產(chǎn)線相當(dāng)繁忙。

科學(xué)家最感興趣的是比較。這些遙遠(yuǎn)星系的分子云，和咱們銀河系里的有什么不同？

研究發(fā)現(xiàn)，NGC 1387中巨分子云的質(zhì)量分布，與銀河系盤面里的分子云驚人相似。兩者的質(zhì)量譜斜率基本一致，都在-1.8左右。

這意味著什么？意味著恒星形成的基本單元——這些巨分子云，在不同類型的星系中可能遵循相似的物理規(guī)律。無論星系長得什么樣，氣體坍縮成分子云的過程，可能有一套普適法則。

但細(xì)看之下，又發(fā)現(xiàn)了不同。NGC 1387里缺少特別大質(zhì)量的分子云。它們的質(zhì)量上限大約是150萬個(gè)太陽，跟銀河系外圍區(qū)域的分子云更像。

銀河系中心附近，存在大量超大質(zhì)量的分子云。但在NGC 1387里，這些“巨無霸”不見了。

更有趣的發(fā)現(xiàn)來自分子云的旋轉(zhuǎn)行為。科學(xué)家原本以為，這些云團(tuán)的旋轉(zhuǎn)應(yīng)該和星系整體旋轉(zhuǎn)方向一致。

事實(shí)并非如此。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，NGC 1387里的巨分子云，其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)和星系大尺度的旋轉(zhuǎn)沒有直接關(guān)系。它們像是在自顧自地轉(zhuǎn)著。

只有那些距離星系中心很近、個(gè)頭又特別大的分子云，才勉強(qiáng)和星系的整體旋轉(zhuǎn)“步調(diào)一致”。

這一發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家重新思考：分子云內(nèi)部的角動(dòng)量到底從哪里來？是繼承自星系整體運(yùn)動(dòng)，還是由局部的湍流和磁場決定的？

目前看來，后者的影響可能更大。那些遠(yuǎn)離星系中心的分子云，更多受到局部環(huán)境影響，形成了自己的“小脾氣”。

傅亨領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用的就是WISDOM項(xiàng)目的觀測數(shù)據(jù)。這個(gè)項(xiàng)目專門研究星系中的分子氣體和超大質(zhì)量黑洞。

更重要的是，中國科學(xué)家在數(shù)據(jù)處理和理論模型方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。識別1285個(gè)巨分子云需要強(qiáng)大的算法和細(xì)致的人工核查，這類技術(shù)在國內(nèi)也日趨成熟。

過去由于觀測能力限制，科學(xué)家只能研究銀河系和近鄰幾個(gè)星系的巨分子云?，F(xiàn)在有了ALMA，可以擴(kuò)展到更遠(yuǎn)、更多類型的星系。

研究團(tuán)隊(duì)建議，下一步需要用多分子、多躍遷的觀測手段，研究更大樣本的早期型星系。這樣才能真正理解冷分子氣體在不同環(huán)境下的物理狀態(tài)。

恒星如何從星際介質(zhì)中誕生，是天體物理學(xué)最核心的問題之一。每次發(fā)現(xiàn)一座新星系里的“恒星工廠”，我們離答案就更近一步。

而這一次，NGC 1387交出了一份讓科學(xué)家意外的庫存清單。