殭屍星系？銀河系或數十億年前就已“死亡”

新浪科技訊 北京時間2月4日消息，據英國《每日郵報》報導，有一種觀點認為，就像一個殭屍，我們的銀河系其實早已“死去”，但卻還繼續“活”。我們的近鄰——仙女座大星系的情況可能也類似，這個星系可能早在數十億年前便已經死去，但直到近期才開始表露出它“死亡”的徵兆。

星系似乎可以有兩種非常不同的死亡途徑，分別由兩種非常不同的機制過程所驅使——這裏所的“死亡”是指星系中不再孕育新的恆星。對於銀河系或者仙女座星系這樣的星系來，這一死亡的過程是極其緩慢的，常常持續數十億年之久。

隨時間推移，星系如何以及為何會停止生新的恆星？如何以及為何會改變自己的形狀？這些都是星系天文學家們想要弄清楚的重大問題。

現在，我們很有可能正在接近能夠回答這些問題的邊緣。而這一進展部分要歸功於全世界無數的志願者們，正是這些默默無聞的普通人，通過志願奉獻出自己的業餘時間，幫助專業天文學家們梳理數以百萬計的星系圖像數據樣本，併進行歸類，從而大大加快了專業天文學家們的研究進展。

星系中新生恆星的孕育

星系是一個活躍的系統，它不斷將其內部的氣體轉化為新生的恆星。和人一樣，星系也需要食物。不過對於星系來，它的食物就是從周圍的宇宙網結中汲取新鮮的氫氣。宇宙中的大部分可見物質都被束縛在一張我們看不到的無形大網結構中，由暗物質構成的無數巨大的暈和線狀結構勾結成了這張宇宙之網，這是宇宙中最大的結構。

隨這些氣體雲團進一步冷卻並在暗物質暈的引力作用下聚集，它們就會逐漸形成一個盤狀併進一步冷卻，最終這些氣體雲團開始分裂，並在各自自身引力下塌縮形成一個個新的恆星。

另一方面，隨恆星逐漸老去並死亡，它們會通過恆星風或超新星爆發的方式將一部分氣體重新返還給星系。隨大質量恆星在猛烈的超新星爆發中消亡，它們會加熱周圍空間中的氣體物質並阻止它們快速冷卻的進程。

這就構成了天文學家們所稱的反饋機制，星系中的恆星形成過程在這樣的反饋機制循環中達到了自我平衡。死亡恆星生的大量熱量加熱星系中的氣體，造成它們無法快速冷卻收縮，也就無法快速形成新的恆星，最終控制了星系中新生恆星誕生的速率。

大部分能夠孕育新生恆星的星系都是盤狀的，比如旋渦星系或棒旋星系，銀河系就是一個棒旋星系。但還有一種非常不同的星系類型，那就是橢圓星系，它們的外觀一般接近圓形或是橢圓形。這些星系相比之下不會那麼活躍——它們已經失去了新鮮氣體的供應，因此也已經停止了新生恆星的形成。其內部的恆星軌道顯得混亂，從而使整個星系形成了相對更規整的外觀。

如上所述，這些橢圓星系有兩個重要的不同點：首先這些星系已經不再形成新的恆星了，其次它們的外觀與旋渦星系很不一樣。我們可以猜想，這些星系之前一定是發生了某些不同尋常的情況，最終生了這樣巨大的不同。那麼這樣的情況到底是什麼？

藍色=年輕，紅色=年老？

星系大致可以分類為旋渦星系和橢圓星系。前者內部常常含有發藍色光芒的質量巨大但壽命短促的年輕恆星，而后者則多含有質量較小，發偏紅光芒的年老恆星。這樣的分類方法是根據20世紀初進行的巡天結果劃分的。

然而，更近期進行的一些現代巡天觀測，如美國的斯隆數字巡天項目(SDSS)所記錄到的星繫數量遠遠超過了100年前的觀測。在SDSS的記錄中，科學家們發現其中的很多星系開始難以被歸類到這兩種分類中的任何一種中去了。

比如，天文學家麼注意到有一類星系內部含有偏紅色的年老恆星且相對平靜的星系，其外觀仍然大致是盤狀，而不是橢球體外觀。不知怎的，這些星系在停止恆星形成的同時竟然沒有改變自身的結構，這讓科學家們困惑不已。但這還沒完，科學家們同時也觀測到一些散髮藍光的橢圓星系。這些藍色橢圓星系的結構與那些“紅色的死亡橢圓星系”是類似的，但它們卻散髮年輕大質量恆星的藍光，顯示其內部仍然存在活躍的恆星新生作用。

這究竟是怎麼回事——紅色的旋渦星系和藍色的橢圓星系？這完全與我們之前以為完備的理論不符合。

偉大的志願者們

為了掌握更多樣本，在統計學尺度上對整個問題進行全面考察。研究人員需要對SDSS等巡天項目拍攝的數以百萬計的大量星系圖像進行外形等方面的逐一排查分類。然而這樣的海量工作讓人望而生畏。於是他們想到了請求世界各地天文愛好者們的幫助，希望能夠借助志願者們的力量克服這個巨大的困難。

他們發起了一項名為“星系動物園”(Galaxy Zoo)的包項目，任何人都可以登錄這個網站注冊賬號，隨后會有一個簡單的任務介紹和練習。當你對星系分類有初步了解之后，系統就會開始從資料庫中調取SDSS等巡天項目拍攝的星系圖像，你就可以開始輕點滑鼠，對這些星系進行歸類。而為了確保分類的準確性，每一張星系圖像都會被反復提交給不同的志願者進行歸類，從而從統計學上最大程度降低分類錯誤的可能性。

當科學家們隔了一段時間之后查看后台數據，他們驚訝地發現所有需要分類的數百萬個星系都已經被平均鑒定了70次，從而讓科學家們有了紮實可靠的星系大樣本歸類分析數據，並且這一分析數據還自動帶有概率誤差估計。比如，有些星系的分類異議較小，70名志願者中有65人認為這個星系屬於橢圓星系。很好！但也有一些星系的歸類志願者之間存在較大異議，這也很明問題，能夠為專業天文學家的工作提供很多有價值的信息。

借助“人多力量大”這樣簡單粗暴的手段，科學家們成功克服了大樣本分析中遇到的難題，而人類大腦對於複雜圖像分類識別方面的優勢是目前任何計算機算法模型都還無法比擬的。在志願者們的幫助下，天文學家們發現了更多藍色橢圓星系和紅色旋渦星系的案例。

“綠谷”和殭屍星系

星系演化的分界點被稱作“綠谷”(green valley)。這名字聽上去似乎令人有心曠神怡之感，但實際上它是指那些介於發藍光，正有大量新生恆星形成的星系(被稱作“藍色雲”-blue cloud)以及發紅光，成員恆星相對年老的星系(被稱作“紅色序列”-red sequence)之間的星系類型。

也就是，那些發綠光或是其他中間型色光的星系可能正處於恆星形成過程即將終止的狀態，但目前仍然還有緩慢的恆星形成過程，在此期間有少量恆星誕生。這顯示星系的死亡過程“剛剛”發生，或許只是在數億年前。

當科學家們審視不同星系的死亡速率時，他們發現死亡過程相對緩慢的是那些旋渦星系，而死亡過程相對迅速的則是那些橢圓星系。必定存在兩種不同的機制決定了這樣的速率差異。

當科學家們對於這一問題開展深入研究時，情況開始變得明了：外界新鮮氣體物質的供應在很大程度上決定了這兩種不同的演化路徑。

想象一個像我們銀河系這樣的旋渦星系，一直以來它都在利用外部供應的新鮮氫氣物質孕育大量的新生恆星。

然后發生了某些事，切斷了這個星系從外部獲得新鮮氣體供應的途徑。這樣的事情有很多種可能：或許是它落入了一個大型星系團內部，溫度較高的星系間氣體阻止了新鮮氣體流入星系內部；或許是這個星系的暗物質暈急速膨脹，導致流向星系的氣體被加熱，以至於在宇宙年齡的時間尺度內都無法冷卻到足夠低的溫度。不管是何種情況，現在這個漩渦星系就只能依靠自己內部僅剩下的一些氣體物質維持恆星的形成了。

由於這樣的氣體儲備可能是巨量的，而氣體合成恆星的過程本身又非常緩慢，因此我們的旋渦星系可以在很長很長的一段時間內一直維持較低但不為零的恆星新生速率，從而讓它看上去呈現的是“卑微地活”的狀態，但在數十億年的時間範圍內，這樣的恆星新生速率仍然將會不斷下降，直到完全停止。

旋渦星系這種利用剩餘氣體儲備維持新生恆星誕生，從而導致的極緩慢的死亡過程容易給我們造成一種錯覺：當我們意識到這個旋渦星系的恆星形成臨近停止時，實際上觸發它死亡的按鈕可能早在數十億年前就已經按下了。

仙女座大星系是距離銀河系最近的大型星系，它就是一個位於“綠谷”中的星系，也就是它很有可能早在數十億年前就已經死亡——根據這一最新理論，仙女座大星系很有可能是一個殭屍星系——早已死亡，但一直以“卑微活”的面目示人。

那麼銀河系的情況呢？對銀河系進行這樣的研究要困難的多。我們生活在銀河系內部，因此要想從總體上判斷銀河系的情況就困難重重——正所謂“不知廬山真面目，只緣身在此山中”。

但是，依據精確性沒有那麼高的有限的數據，我們可以大致判斷銀河系基本上是處在邊緣位置，即將滑落到“綠谷”中去。因此，完全可能的情況是，和仙女座大星系一樣，我們的銀河系可能早在數十億年前就已經死去了。(晨風)