星系或許並非像“年輕藍色”或“古老紅色”那麼簡單。天體物理學家查理斯·斯坦哈特（Charles Steinhardt）提出了第三種類型：打破常規的紅色恆星形成星系。這些星系挑戰了我們對恆星誕生的認知，並表明宇宙中形成的恆星數量可能遠超我們的估計。它們或許還能解釋一些突然停止形成恆星的神秘星系，並暗示宇宙的故事比我們意識到的更加複雜，也更加引人入勝。

挑戰宇宙假設

宇宙本身並沒有一本說明書——即便如此，密蘇里大學天體物理學家查理斯·斯坦哈特認為，一些關鍵的章節可能缺失了。要麼宇宙一直遵循著一套與我們以往認知不同的規則，要麼我們一直在曲解現有的規則。

傳統上，天文學家將星系分為兩大類：藍色星系，年輕且活躍地形成恆星；紅色星系，較老且不再產生新恆星。但斯坦哈特提出了第三種類型：紅色恆星形成星系——仍在形成恆星的星系，但大多品質較低，因此呈現微紅色。

在這張哈勃太空望遠鏡拍攝的照片中，藍色和紅色星系清晰可見。圖片來源：ESA/哈勃和NASA、J. Dalcanton、暗能量調查/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

為什麼紅色恆星形成星系很重要

“紅色恆星形成星系主要產生低品質恆星，這使得它們即使正在誕生恆星，也呈現出紅色，”他說。“這一理論是為了解決與傳統觀測到的黑洞品質與恆星品質比值不一致的問題，以及藍色和紅色星系中不同的初始品質函數——這兩個問題無法僅用衰老或合併來解釋。然而，我們瞭解到，我們今天看到的大多數恆星可能形成於與我們之前認為的不同條件下。”

查理斯·斯坦哈特。 圖片來源：密蘇里大學

銀河系歷史的新層面

斯坦哈特的研究表明，紅色恆星形成星系可能在宇宙歷史中扮演了更重要的角色。這可能會改變我們目前對星系演化、星系形成過程以及如何測量整個宇宙歷史中恆星形成的理解。

“這些星系的存在可能意味著宇宙中形成的恆星數量遠超之前的估計，”他說，“這支持了這樣一種觀點：星系的生命週期遠比從藍色到紅色再到死亡的簡單過程更為複雜。”

對星暴後星系的新認識

傳統上，人們認為星系的演化要麼通過逐漸衰老，要麼通過合併，碰撞會引發新恆星的爆發。因此，天文學家長期以來一直對後星暴星系感到困惑，這些星系在短暫的密集恆星形成期后突然停止產生新恆星。常見的理論是，兩個星系相撞，導致新恆星的快速爆發，然後能量耗盡並歸於平靜。

但斯坦哈特提出了另一種可能性。其中一些星系可能正在緩慢形成小型紅色恆星，而不是經歷突然的恆星形成爆發。他說，如果這是真的，我們可能需要改變對星暴後星系的定義，因為有些星系可能屬於另一類紅色恆星形成星系。

未來研究和學生主導的專案

未來，斯坦哈特和他在密蘇里大學物理系的學生們計劃進行更先進的測試，以進一步研究恆星形成星系。三年級學生馬蒂厄·哈珀將和一個本科生團隊尋找更多證據，以支援一些星暴后星系屬於新提出的類別的觀點。與此同時，二年級學生卡特·邁耶霍夫和紮克·博羅維亞克將領導一個研究專案，利用歐洲航太局蓋亞衛星的數據，研究銀河系中超過20億顆恆星。

《紅色星系比藍色星系形成更多的恆星嗎？》發表在《天體物理學雜誌》上。

編譯自/ScitechDaily

10.3847/1538-4357/adb95b