新研究顯示銀河系中氣體和金屬組成與預期的不同

為了更好地瞭解銀河系歷史和演變，天文學家們正在研究構成我們銀河系的氣體和金屬組成。 其中有三個主要元素非常突出：來自銀河系外的初始氣體、銀河系內恆星之間的氣體以及由這些氣體中存在的金屬凝結而成的灰塵。

到目前為止，理論模型假設這三種元素在整個銀河系中是均勻混合的，並且達到了類似於太陽大氣層的化學富集水平，稱為太陽金屬性。今天，來自日內瓦大學（UNIGE）的一個天文學家小組證明，這些氣體並不像以前認為的那樣混合，這對星系演變的理解有很大影響。因此，對銀河系演變的模擬將不得不進行修改。這些研究結果已經發表在《自然》雜誌上。

星系是由恆星的集合體組成，主要是由氫和一點氦組成的星系間介質氣體凝結而成。這種氣體並不像星系中的氣體那樣含有金屬。儘管它們是氣態的原子，但是在天文學中，所有比氦氣重的化學元素被統稱為"金屬"。星系由從外部落入的“處女”氣體提供燃料，這使它們重新煥發活力並允許新的恆星形成。 同時，恆星在其整個生命過程中燃燒構成它們的氫，並通過核聚變合成形成其他元素。

當一顆已經達到其生命終點的恆星爆炸時，它會排出它所產生的金屬，如鐵、鋅、碳和硅，將這些元素輸入銀河系的氣體中。這些原子隨後可以凝結成塵埃，特別是在銀河系中較冷、密度較大的地方。最初，當銀河系形成時，即100多億年前，它沒有金屬。然後恆星逐漸用它們產生的金屬豐富了環境。當這種氣體中的金屬量達到太陽中的水平時，天文學家就會説到達了太陽金屬性。

因此，構成銀河系的環境彙集了恆星產生的金屬、由這些金屬形成的塵埃顆粒，以及經常進入銀河系的外部氣體。到目前為止，理論模型認為這三種元素是均勻混合的，在我們銀河系的所有地方都達到了太陽系組分，在恆星更多的中心，金屬性略有增加。現在，天文學家想用哈勃太空望遠鏡上的紫外光譜儀來詳細觀察這一點。

光譜學允許將來自恆星的光按其單獨的顏色或頻率分開，有點像用稜鏡分光或在彩虹中觀察到的效果。在這種分解的光線中，天文學家對吸收線特別感興趣。當我們觀察一顆恆星時，構成恆星氣體的金屬會以一種特有的方式，在一個特定的頻率下吸收非常小的一部分光，這使我們不僅可以識別它們的存在，而且可以説這是哪種金屬，以及它的含量如何。

在25個小時裏，科學家團隊利用哈勃和智利的甚大望遠鏡（VLT）觀察了25顆恆星的大氣，同時開發了一種新的觀測技術，通過同時觀察鐵、鋅、鈦、硅和氧等幾種元素來考慮氣體和塵埃的總成分，然後他們可以追蹤塵埃中存在的金屬數量，並將其添加到已經被先前的觀測所量化的金屬數量中，從而得到總數。

由於這種雙重觀察技術，天文學家們發現，不僅銀河系的環境不均勻，而且所研究的一些地區的金屬性只達到太陽系的10%。這一發現對設計關於星系形成和演化的理論模型起到了關鍵作用。從現在開始，我們將不得不通過提高分辨率來完善模擬，以便能夠包括銀河系不同位置這些金屬性的變化。

這些結果對我們瞭解星系的演化，特別是我們自己星系的演化有很大影響。事實上，金屬在恆星、宇宙塵埃、分子和行星的形成中起着根本性的作用。而且我們現在知道，今天新的恆星和行星可能是由成分非常不同的氣體形成。