星系中如何有足够的燃料形成恒星

星系比我们所看到的更多。在黑暗的太空背景下，星系明亮的恒星似乎平静地旋转着。但仔细一看就会发现很多混乱。

去年1月，西雅图华盛顿大学的天文学家杰西卡·沃克在美国天文学会的一次会议上说：“星系就像你和我一样。

他们生活在一种持续的混乱状态中。

”大部分的动荡发生在一个巨大的，复杂的环境中，称为环绕介质（CGM）。

这片浩瀚的灰尘和天然气云是星系的燃料来源，废物堆放和回收中心。

天文学家认为，星系如何在数十亿年内不断形成新恒星，为什么恒星的形成突然停止，这些最紧迫的星系谜团的答案隐藏在一个星系被包围的环绕介质（CGM）中。

巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家莫莉·皮普斯说：“要了解星系，你必须了解它们所在的生态系统。

”然而，这个星系的大气是如此的分散，以至于它是看不见的，一升的环绕介质只包含一个原子。

经过近60年的时间，哈勃太空望远镜的升级才开始探测遥远的环绕介质（CGM），并弄清楚它们的不断搅动如何能够制造或破坏星系。

直到最近，我们才能够真正地、真实地观测到这个气体周期与星系本身的性质之间的关系。

有了第一次河外普查，天文学家们现在正在拼凑环绕介质（CGM）是如何控制其星系的生死的。

新的理论研究表明，如果没有媒介的疯狂流动，星系的恒星会有非常不同的排列方式。

此外，新的观察表明，一些环绕介质（CGM）是惊人的庞大。

通过新的望远镜和计算机模拟，对环绕介质（CGM）有了更好的理解，这可能会改变科学家对一切事物的看法，从星系碰撞到我们自己原子的起源。

研究人员使用明亮的背景光源，如类星体，来了解星系周围的环境介质，即星系周围的弥散气体和金属云（图中的粉红色）。

气体在星系和CGM之间循环。

等待哈勃望远镜2009年哈勃望远镜的升级，使得环绕介质（CGM）普查成为可能，但几乎没有发生。

巧合的是，哈勃望远镜的主要拥护者也是第一批发现如何观测星系环绕介质（CGM）的天文学家。

普林斯顿大学的莱曼·斯皮策和新泽西州普林斯顿高级研究所的约翰·巴赫尔以及其他天文学家在1963年发现类星体后发现了一些奇怪的东西，这些明亮的信标现在被认为是围绕遥远星系中心超大质量黑洞的热盘。

天文学家到处都看到，类星体的光谱都带有缺口。

一些波长的光没有通过。

1969年，斯皮策和巴赫尔意识到了正在发生的事情：丢失的光被星系边缘的气体吸收，这种物质后来被称为环绕介质（CGM）。

天文学家们一直在观察类星体，这些类星体通过环绕介质（CGM）发光，就像大灯穿过雾一样。

不过，当时也没什么可做的了。

地球大气层也吸收同样波长的光，因此很难分辨出星系的环绕介质（CGM）中有哪些挡光原子，哪些来自离家较近的星系。

知道环绕介质（CGM）存在是一回事，测量它需要额外的东西。

斯皮策和巴赫尔知道他们需要什么：一台能够从地球大气层外观测的太空望远镜。

巴赫尔从未停止过对哈勃的倡导。

2005年2月，在他死于一种罕见的血液疾病，享年70岁。

去世前六个月，他在“洛杉矶时报”上发表了一篇文章，敦促美国国会恢复资助一项修复一些老化的哈勃仪器的任务，美国宇航局在2003年哥伦比亚航天飞机灾难后取消了这项任务。

“这不仅关系到一项恒星技术，而且关系到我们对人类最根本的追求--理解宇宙--的承诺，”巴赫尔和他的同事写道，“哈勃望远镜最重要的发现可能在未来。

”他的请求得到了回应：亚特兰蒂斯号航天飞机在2009年5月最后一次为宇航员修复哈勃望远镜。

在修复过程中，宇航员们安装了宇宙起源光谱仪，它可以比以往任何仪器都高出30倍的灵敏度探测到扩散的环绕介质（CGM）气体。

虽然哈勃早期的光谱仪每次都能探测到一些类星体光束，但新设备让天文学家利用更暗的类星体的光，在数十个星系周围进行搜索。

由巴尔的摩太空望远镜科学研究所的杰森·托姆林森(Jason Tumlinson)领导的一个团队，从哈勃望远镜的角度，编制了一份44个星系的星表，其中还有一颗类星体。

在2011年发表在“科学”杂志上的一篇论文中，研究人员报告说，每次他们观察距离星系49万光年以内的星系时，他们都会看到光谱上贴满了原子吸收光的空白斑点。

这意味着环绕介质（CGM）并不是几个星系穿特有的，他们到处都是。

托姆林森的研究小组在哈勃望远镜升级后的头几年里。

该小组测量了星系的环绕介质（CGM）的质量和化学组成，发现它们是巨大的重元素蓄水池。

仅在氧气中，环绕介质（CGM）就含有1000万倍于太阳质量的物质。

在许多情况下，环绕介质（CGM）的质量相当于整个星系可见部分的质量。

这一发现为一个长期存在的宇宙谜团提供了答案：星系如何有足够的恒星形成燃料来维持数十亿年？星系以恒定的速率从塌缩的冷气体云团中形成恒星。

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