国际权威学术期刊《天体物理学杂志》周日刊发了由哈勃太空望远镜GLOW项目团队完成的重大天文学研究成果。通过对邻近宇宙中37个典型矮星系的深度观测，天文学家发现这些星系仅保留了其恒星历史产氧量的11%。高达89%的氧元素被吹入星系际空间。星系演化理论面临修正。
GLOW团队观测37个矮星系氧含量
这项名为GLOW的国际联合研究计划历时数年完成。团队由罗格斯大学天文系联合NASA戈达德太空飞行中心共同主导。研究样本覆盖了距离地球约2200万光年以内的37个低质量矮星系。科学家利用哈勃的高分辨率紫外与可见光数据重构了星系的恒星形成历史。观测精度达到空前高度。
按照经典星系化学演化模型，大质量恒星在生命终点通过超新星爆发将合成的重元素注入周围气体。然而实际观测数据表明，矮星系内部冷气体与尘埃中残留的氧含量远低于理论预期。平均仅有约一成的氧元素被成功束缚在星系引力势阱内。绝大部分氧元素在大规模恒星风与超新星驱动下逃逸。观测与模拟产生显著分歧。
首席科学家克里斯汀·麦奎因教授汇报了结论。麦奎因指出：“追踪氧元素分布是解谜关键，矮星系产氧大规模逃逸彻底颠覆了既往计算机模拟。”研究引起学界高度关注。
特尔福德阐释恒星风抛射氧过程
犹他大学天文学家格蕾丝·特尔福德在论文中详细阐述了恒星风的抛射过程。观测表明矮星系较浅的引力势阱无法阻挡超新星爆发产生的狂暴冲击波。富含氧元素的超热等离子体被加速到逃逸速度并被喷射进稀薄的星系际空间。观测实证意义重大。宇宙大尺度介质的重元素富集路径因此获得重要观测实证。
科研团队进一步将哈勃观测数据与詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外光谱进行了交叉比对。红外光谱证实即便计入星系外围延展气体晕中的稀薄冷介质，星系内部的总氧预算依然存在巨大的亏缺。未解之谜引人深思。氧元素的最终去向成为天文学家探索的新焦点。
天体物理理论学家指出这一重大发现对现代宇宙学流体动力学模拟提出了新的严峻挑战。现有的宇宙学演化模拟普遍低估了星系超新星反馈的剧烈程度。理论物理学家必须重新调谐模拟代码中的能量耦合参数。模型修正工作正在展开。
团队获罗曼望远镜时间检验假说
罗格斯大学天文研究团队宣布已成功申请到即将发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的先期巡天观测时间。科学家计划利用其超广角巡天视场搜寻距离更远、质量更小的极暗弱矮星系。科学假说有待检验。更广阔的宇宙样本将帮助天文学家进一步检验星系物质抛射的普适性规律。
美国国家科学基金会与NASA科学任务理事会均对该研究发表了赞赏评论。项目官员指出哈勃太空望远镜在服役三十余年后依然具备无与伦比的高精度紫外探测实力。科学仪器的长寿运行持续为人类拓展认知疆界。空间天文投入价值再次凸显。
天体物理学界普遍认为这项开创性研究为理解早期宇宙中第一代星系的化学富集历史奠定了基石。从大爆炸初期的原始气体到孕育生命行星所必需的富氧环境，恒星产物的跨星系播撒构成了宇宙演化的壮丽篇章。深空探索永无止境。
