星暴星系（Starburst Galaxies），是一個星系中有巨大的恒星形成的暴發(fā)區(qū)，它的特征是紅外光度明顯高于光學光度。普通的星系比如銀河系也形成恒星，但是形成的速度很慢·而在星暴星系中，恒星的形成是非常劇烈的。如果星暴星系能夠保持穩(wěn)定，它內部形成新恒星的宇宙氣體消耗的速度非常快。著名的星暴星系有大熊座的雪茄星系。星暴星系以迅猛的速度產(chǎn)生新星，同時又以迅猛的勢頭引起超新星爆發(fā)。
能量
一顆孕育恒星的星系中存在著不同尋常的“超級風”外流氣體，速度可達數(shù)千公里每秒。
據(jù)美國太空網(wǎng)報道，日前，天文學家最新觀測發(fā)現(xiàn)一顆孕育恒星 的星系中存在著不同尋常的“超級風”外流氣體，其速度可達到數(shù)千公里每秒。
這個星暴星系叫做“NGC 4666”，距離地球0.8億光年，是恒星孕育誕生的溫床。由于NGC 4666星系和鄰近星系的引力交互作用，促使NGC 4666星系內大量孕育恒星。在圖示左下側可看到處于發(fā)育階段的新恒星。
歐洲南方天文臺的天文學家觀測該圖像后指出，NGC 4666星系內超大質量恒星的強風流結合超新星爆炸，形成一股強烈的氣流，被稱為“超級風”，從星系內部釋放至太空中。
美國密歇根州大學天文學家喬根-迪特里希(Jorg Dietrich)說：“超級風起源于NGC 4666星系明亮的中部區(qū)域，并延伸至數(shù)萬光年。這種宇宙風的風速可達到數(shù)千公里每秒。直接觀測超級風變得非常困難，但這種超級風可使氣體變得濃密，并使氣體降溫，這將便于進行觀測。”
這些宇宙氣體非常熾熱，并主要噴射X射線形式的放射線，在可見光下無法直接觀測。目前，智利拉西拉天文觀測臺MPG/ESO2.2米直徑望遠鏡的廣域成像儀拍攝到NGC 4666的最新圖像，并揭示了超級風的存在。
孤立之謎
很久以來，天文學家都在迷惑，為什么一個鄰近的小型孤立星系產(chǎn)生新生恒星的速度比任何鄰居星系都要快？現(xiàn)在，美國航空航天局的哈勃空間望遠鏡幫助天文學家解決了孤立星暴星 系——NGC 1569的謎題。哈勃的觀測表明，該星系的距離是之前認為的1倍半。
增加的距離讓該星系處在了一群星系之間，這群星系大約有10個成員，中心是旋渦星系IC 342。星系群成員的引力作用可能會壓縮NGC 1569中的氣體，點燃恒星誕生的烈火。
來自馬里蘭州巴爾的摩空間望遠鏡科學研究所與歐洲航天局的Alessandra Aloisi是這項研究的領導者，她說：“現(xiàn)在，在NGC 1569中所見的星暴活動有意義了，這是因為該星系可能正與群中的其他星系進行著相互作用。這些相互作用可能會為恒星形成提供燃料。”
較遠的距離不僅僅意味著星系的內稟光度更亮，還意味著它產(chǎn)生恒星的速度兩倍于先前的認識。該星系產(chǎn)生恒星的速率比銀河系高上100余倍。如此高的恒星形成率在過去的1億年中一直保持著。
NGC 1569由威廉·赫歇耳于1788年發(fā)現(xiàn)，是我們的宇宙后院中三個最為龐大的星團的所在地。每個星團中都有超過100萬顆恒星。
研究小組的成員、空間望遠鏡科學研究所的Roeland van der Marel說：“這是在遠方青年宇宙中驅動星系演化的大規(guī)模產(chǎn)星活動的范例。我們只能在宇宙中鄰近的區(qū)域仔細研究星暴星系，它們在這里的數(shù)量要稀有得多。愛德文·哈勃對我們銀河系近鄰的觀測，包括這項工作在內，正幫助天文學家拼起鄰近星系的完整圖象。正如NGC 1569這樣，將拼圖放在合適的位置可以讓全景更有意義。”
Aloisi與她的小組實際上是偶然發(fā)現(xiàn)了新的距離數(shù)值的。他們正在使用哈勃空間望遠鏡的先進測繪學照相機在NGC 1569中搜尋紅巨星（接近生命終點的恒星），它們因為核心區(qū)域的氦聚變而發(fā)出光芒。這些恒星比沒有氦燃燒的亮紅巨星要暗一些，但一旦可以探測到它們，就可以將其用于估計星系的年齡。
空間望遠鏡科學研究所的Aaron Grocholski說：“我們沒有找到它們的明顯線索，于是我們估計，這個星系的距離比先前認為的要更遠。我們只能看到最明亮的紅巨星，不過我們可以用它們來校準星系的距離。”Grocholski是敘述結果的論文的第一作者。明亮的紅巨星是測量距離可靠的“標準燭光”，這是由于它們的亮度是相同的。當天文學家知道一顆恒星的真實亮度后，他們就可以計算其與地球的距離了。
先前利用地基望遠鏡測量的星系距離是不可靠的，這是因為觀測的是星系擁擠的核心，并不能分辨出單個的紅巨星。
愛德文·哈勃的研究觀測了星系混亂的核心以及稀疏的外圍。哈勃空間望遠鏡敏銳的先進測繪學照相機分辨出了單個紅巨星，這就可以精確地定出星系的距離了。天文學家測量出的星系距離是將近1100萬光年，比之前的數(shù)據(jù)要遠上400萬光年。
Aloisi說：“這是個偶然的發(fā)現(xiàn)。哈勃觀測的深度不足以看到我們想要尋找的最暗的紅巨星，原因是星系的距離比我們先前認為的要更遠。但是由于捕獲了全體亮紅巨星族，我們可以計算出NGC 1569的精確距離，并解決該星系極高的星暴活動之謎。”
這一結果發(fā)表在10月20日出版的《天體物理學報通信》上。
進行NGC 1569觀測的科研小組成員包括來自STScI與歐洲航天局的Alessandra Aloisi和Marco Sirianni、來自STScI的Aaron Grocholski、Jennifer Mack與Roeland van der Marel、來自INAF-OAB的Luca Angeretti、Donatella Romano與Monica Tosi，以及INAF-OAP的Francesca Annibali, 、Laura Greggio和Enrico Held。
哈勃空間望遠鏡是美國航空航天局與歐洲航天局（ESA）的國際合作項目，由NASA的戈達德太空飛行中心（GSFC，位于馬里蘭州格林貝爾特）管理。空間望遠鏡科學研究所（STScI）管理著哈勃的科研運轉。該機構由華盛頓哥倫比亞特區(qū)的大學天文研究聯(lián)合會為NASA運營。
猜疑
黑洞來自星暴星系？
超大型黑洞的形成需要龐大的質量，因此它也許是由許多小黑洞聚集而成的。從這個思路考慮，一些科學家提出，超大型黑洞是由星暴星系產(chǎn)生的。
很久以來，天文觀測表明，在星系合并和相互作用的地方，經(jīng)常出現(xiàn)圓盤狀的恒星形成暴。最近人們認為，即使兩個星系不合并，靠得很近的星系之間的相互作用也能使星系旋轉不穩(wěn)定，導致氣體如漏斗般向核心聚集，點燃了圍繞核心的星暴。
星暴星系以迅猛的速度產(chǎn)生新星，同時又以迅猛的勢頭引起超新星爆發(fā)。最終，產(chǎn)生了大量的太陽質量級別的黑洞。這些黑洞再集合周圍氣體，變成質量更大的黑洞。科學家推測，這些距離很近的黑洞有可能會相互合并，形成巨大的黑洞。
星暴星系有足夠的物質來形成超大型黑洞。但是很可惜，根據(jù)目前的理論計算，這樣的黑洞合并方式太緩慢了，即使經(jīng)過100億年，黑洞聚集的氣體質量也只占其自身質量的百分之幾。
130億光年外最遙遠星暴星系
一個星暴星系的影像，它與近期被發(fā)現(xiàn)的遙遠的早期星暴星系HFLS3非常相似
在一項最新研究中，科學家們發(fā)現(xiàn)了一個距離地球約130億光年的原始星系。這個星系的發(fā)現(xiàn)將有望打破原有此類星系的距離紀錄，并揭開有關宇宙早期歷史中一些最大質量“恒星制造工廠”如何以及何時運作的奧秘。
借助擁有紅外波段觀測能力的歐洲空間局赫歇爾空間望遠鏡，一個天文學家小組對這一遙遠的星暴星系進行了觀測，所謂星暴星系是指正有大量恒星形成的星系。這個古老的星系存在的年代，宇宙年齡還僅有8億年，而現(xiàn)在宇宙的年齡已有大約140億年左右。
這個星系編號為HFLS3，它是迄今天文學家們發(fā)現(xiàn)最遙遠的星暴星系。它正以極高的速率產(chǎn)生新的恒星，這比天文學家們原先所知最早的此類現(xiàn)象又向前提早了超過10億年。
紐約州伊薩卡康奈爾大學的天文學家多米尼克 里徹爾斯(Dominik Riechers)是這篇于4月17日刊載在《自然》雜志上文章的第一作者。他說：“這一新發(fā)現(xiàn)的星系正將天文學很多領域的研究推向極限。”他說：“它不僅是我們發(fā)現(xiàn)最早期的類似案例，還是其中恒星形成速率最高的星系之一，甚至比形成時間較之更晚的星系還要高。”
根據(jù)目前的估計數(shù)據(jù)，這一星系的大小大致和銀河系大小接近，天文學家們驚訝地發(fā)現(xiàn)這一星系正在以每年相當于2900個太陽質量的速度生產(chǎn)出新的恒星。里徹爾表示：“這一速率超出我們銀河系2000倍之多，考慮到其內部大量新生恒星同時發(fā)出劇烈的光熱輻射，這幾乎已經(jīng)接近星系本身能夠承受的極限。”
長期的劇烈活動
盡管這一星系被大量塵埃云阻擋，并且距離遙遠，但是星系HFLS3顯得異常明亮，在紅外波段發(fā)出劇烈輻射，其功率相當于太陽的30萬億倍。這一特征提醒天文學家們，他們一定是發(fā)現(xiàn)了一個超大質量的星暴星系，因為只有那些擁有極其活躍恒星新生活動的星系才有可能如此明亮。
對于里徹爾和他的團隊來說，另外一項驚喜來自光譜學的分析，其結果可以揭示星系的化學組成，顯示這一星系擁有豐富且多樣的化學成分，其特征與現(xiàn)代的星暴星系相接近。由于一些較大質量的元素，如碳和鐵，都被認為是形成于第一代恒星爆炸之后的灰燼之中，天文學家們曾經(jīng)一度認為這些類似的元素在宇宙的最初10億年內應當是相對匱乏的。
里徹爾表示：“這顯示在星系HFLS3內部，如此劇烈的恒星形成過程已經(jīng)持續(xù)了很長一段時間，這一時間長到足以讓最早形成的第一批恒星壽終正寢，在爆炸中毀滅并將這些重元素拋灑到周遭的宇宙空間之中。”
星系襁褓
直到最近，天文學家們一直認為星暴星系，即正在產(chǎn)生大量新生恒星的星系，是在比此次發(fā)現(xiàn)的HFLS3星系還要晚的多的時期形成的。里徹爾表示：“原先我們認為，只有在較晚的時期，宇宙中的那些擁有最大質量的恒星才能積聚到足夠的氣體物質以便支持大量恒星的新生。然而此次發(fā)現(xiàn)證明，在一些特殊的環(huán)境條件下，一些星系可以在宇宙年齡僅有約8億年的時候就開始劇烈的恒星新生過程，從而讓成熟的大質量星系的出現(xiàn)成為可能。”
美國國家射電天文臺的天文學家克里斯 卡拉里(Chris Carilli)表示，這一出乎意料之外的發(fā)現(xiàn)或許將有助于解釋天文學家們近期在一些橢圓星系內觀測到的一些最古老的恒星體。他說：“現(xiàn)在我們知道了這種現(xiàn)象的原因：因為它們形成的時代本來就很早。這類遙遠的星暴星系可能代表了早期宇宙狂暴歷史中橢圓星系的形成。”
這些最大質量的橢圓星系是最近在一些大型星系團的核心部位發(fā)現(xiàn)的。星系HFLS3很可能是今天我們所見的這類大質量星系團的早期“胚胎”卡拉里表示：“這些觀測研究工作將大質量星系形成的時代一直向前推進到了宇宙第一縷曙光的年代。”
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