國際權威學術期刊《天體物理學雜誌》週日刊發了由哈勃太空望遠鏡GLOW項目團隊完成的重大天文學研究成果。通過對鄰近宇宙中37個典型矮星系的深度觀測，天文學家發現這些星系僅保留了其恆星曆史產氧量的11%。高達89%的氧元素被吹入星系際空間。星系演化理論面臨修正。
GLOW團隊觀測37個矮星系氧含量
這項名爲GLOW的國際聯合研究計劃歷時數年完成。團隊由羅格斯大學天文系聯合NASA戈達德太空飛行中心共同主導。研究樣本覆蓋了距離地球約2200萬光年以內的37個低質量矮星系。科學家利用哈勃的高分辨率紫外與可見光數據重構了星系的恆星形成歷史。觀測精度達到空前高度。
按照經典星系化學演化模型，大質量恆星在生命終點通過超新星爆發將合成的重元素注入周圍氣體。然而實際觀測數據表明，矮星系內部冷氣體與塵埃中殘留的氧含量遠低於理論預期。平均僅有約一成的氧元素被成功束縛在星系引力勢阱內。絕大部分氧元素在大規模恆星風與超新星驅動下逃逸。觀測與模擬產生顯著分歧。
首席科學家克里斯汀·麥奎因教授彙報了結論。麥奎因指出：“追蹤氧元素分佈是解謎關鍵，矮星系產氧大規模逃逸徹底顛覆了既往計算機模擬。”研究引起學界高度關注。
特爾福德闡釋恆星風拋射氧過程
猶他大學天文學家格蕾絲·特爾福德在論文中詳細闡述了恆星風的拋射過程。觀測表明矮星系較淺的引力勢阱無法阻擋超新星爆發產生的狂暴衝擊波。富含氧元素的超熱等離子體被加速到逃逸速度並被噴射進稀薄的星系際空間。觀測實證意義重大。宇宙大尺度介質的重元素富集路徑因此獲得重要觀測實證。
科研團隊進一步將哈勃觀測數據與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的紅外光譜進行了交叉比對。紅外光譜證實即便計入星系外圍延展氣體暈中的稀薄冷介質，星系內部的總氧預算依然存在巨大的虧缺。未解之謎引人深思。氧元素的最終去向成爲天文學家探索的新焦點。
天體物理理論學家指出這一重大發現對現代宇宙學流體動力學模擬提出了新的嚴峻挑戰。現有的宇宙學演化模擬普遍低估了星系超新星反饋的劇烈程度。理論物理學家必須重新調諧模擬代碼中的能量耦合參數。模型修正工作正在展開。
團隊獲羅曼望遠鏡時間檢驗假說
羅格斯大學天文研究團隊宣佈已成功申請到即將發射的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡的先期巡天觀測時間。科學家計劃利用其超廣角巡天視場搜尋距離更遠、質量更小的極闇弱矮星系。科學假說有待檢驗。更廣闊的宇宙樣本將幫助天文學家進一步檢驗星系物質拋射的普適性規律。
美國國家科學基金會與NASA科學任務理事會均對該研究發表了讚賞評論。項目官員指出哈勃太空望遠鏡在服役三十餘年後依然具備無與倫比的高精度紫外探測實力。科學儀器的長壽運行持續爲人類拓展認知疆界。空間天文投入價值再次凸顯。
天體物理學界普遍認爲這項開創性研究爲理解早期宇宙中第一代星系的化學富集歷史奠定了基石。從大爆炸初期的原始氣體到孕育生命行星所必需的富氧環境，恆星產物的跨星系播撒構成了宇宙演化的壯麗篇章。深空探索永無止境。
