在探索宇宙奧秘的征程中，天文學(xué)家們不斷開拓創(chuàng)新，運(yùn)用新型技術(shù)揭開星系演化的神秘面紗。哈佛史密松天體物理中心領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，首次將星系考古學(xué)方法應(yīng)用于銀河系之外的星系，成功重建了巨型螺旋星系NGC1365長達(dá)120億年的演化歷程，這一突破性成果發(fā)表于《自然天文學(xué)》雜志，為天文學(xué)研究開辟了新路徑。

星系考古學(xué)，這一新興研究領(lǐng)域，聚焦于通過分析星系氣體中的化學(xué)特征，追溯星系的形成與演化過程。此次研究聚焦的NGC1365，是一個(gè)從地球視角正面朝向的鄰近旋渦星系，其獨(dú)特的朝向使得星系細(xì)節(jié)更易于觀測(cè)，為研究提供了得天獨(dú)厚的條件。研究團(tuán)隊(duì)利用TYPHOON巡天項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)由拉斯坎帕納斯天文臺(tái)的伊雷內(nèi)杜邦望遠(yuǎn)鏡采集，得以深入剖析NGC1365的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

年輕的熾熱恒星是星系中的“活力源泉”，它們發(fā)出強(qiáng)烈的紫外光，激發(fā)周圍氣體，使氧等元素產(chǎn)生特征性的窄譜線。科學(xué)家通過分析這些光譜模式，能夠精準(zhǔn)研究元素在星系中的分布情況。長期以來，天文學(xué)家已知星系中心重元素濃度較高，外圍區(qū)域則相對(duì)較低，這些分布模式受到恒星形成、超新星爆發(fā)、氣體流動(dòng)以及星系間相互作用等多種過程的共同影響。

研究團(tuán)隊(duì)通過追蹤NGC1365中氧含量的空間分布變化，并與Illustris項(xiàng)目提供的先進(jìn)數(shù)值模擬進(jìn)行細(xì)致比對(duì)，成功重建了該星系數(shù)十億年來的演化歷程。這些模擬涵蓋了氣體運(yùn)動(dòng)、恒星形成、黑洞活動(dòng)以及化學(xué)成分演化等關(guān)鍵物理過程，時(shí)間跨度從宇宙早期直至現(xiàn)在。分析結(jié)果顯示，NGC1365的中心區(qū)域形成較早，并迅速富集了氧元素；而外圍區(qū)域則通過數(shù)十億年間與多個(gè)矮星系的反復(fù)碰撞逐漸演化而成，外側(cè)的旋臂形成時(shí)間較晚，很可能是由這些并合事件帶來的氣體和恒星逐步構(gòu)建起來的。

哈佛大學(xué)天體物理學(xué)家拉爾斯赫尼格興奮地表示：“看到我們的模擬結(jié)果與另一個(gè)星系的數(shù)據(jù)如此接近，非常令人振奮。這項(xiàng)研究顯示，我們?cè)谟?jì)算機(jī)上模擬的天文學(xué)過程正在數(shù)十億年間塑造著像NGC1365這樣的星系。”這一成果不僅驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性，也為理解星系演化提供了有力證據(jù)。

該研究還確立了河外星系考古學(xué)作為天文學(xué)中一種有價(jià)值的新工具。通過分析星系氣體中的化學(xué)特征，科學(xué)家能夠揭示星系的過往歷史，為理解星系形成提供全新視角。研究團(tuán)隊(duì)成員強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)工作很好地展示了理論與觀測(cè)的緊密結(jié)合，理論為觀測(cè)提供了方向，觀測(cè)則為理論提供了驗(yàn)證，二者缺一不可。

研究NGC1365等與銀河系具有相似特征的星系，對(duì)于理解銀河系的起源具有重要意義。科學(xué)家希望通過比較不同旋渦星系的形成過程、氧元素分布等特征，判斷銀河系的演化歷史在宇宙中是否具有代表性或?qū)儆谔乩＿@些問題不僅關(guān)乎銀河系的過去，也影響著我們對(duì)宇宙整體演化的認(rèn)知。