为了孕育恒星，银河系正在“变胖”

众所周知，如果一个人消耗的能量比他消耗的多，他的身体可能会变胖，否则他会变瘦。测量一个人的体重增加或减少只需要一个秤。

然而，在浩瀚的宇宙中，星系发生了什么变化，尤其是在人类居住的银河系中，这是困扰世界各地天文学家的一个主要问题。几天前，由欧洲航天局天文学家安德鲁·福克斯博士领导的一个国际研究小组在《天体物理学》上撰文指出，银河系吸入的气体多于呼出的气体，并且正在“增重”。

那么，银河系“呼吸”和质量变化背后的秘密是什么？这种“肥胖”会对银河系产生什么影响？

气体交换激活“一池泉水”

气体不断被“吹”出银河系，但它会再次被“吸”回来，落到银河系上。这个“呼吸”是什么意思？

"这是由恒星的诞生和死亡带来的气体和尘埃的循环."中国科学院上海天文台副研究员左在接受《科学技术日报》记者采访时表示，恒星是从银盘中的气体分子云中坍缩的。恒星演化过程中的恒星风和大质量恒星生命后期发生的超新星爆炸都会将大部分物质向外散射，并向周围的星际物质发出冲击波，形成由膨胀的气体和尘埃组成的壳状结构，即超新星遗迹。

"恒星可以被认为是起源于尘埃，当它们死亡时会返回尘埃."温说道。

恒星从出生到死亡的整个生命周期已经实现了大规模的运输——将银盘中的气体和尘埃物质转移到银河系外更远处的银晕。此外，恒星在其一生中积累了大量的金属元素。在天文学中，原子序数大于氦的元素通常被称为金属元素。这些金属元素就像一颗努力工作的星星，努力燃烧自己，并为它一生所保存的财富而奋斗。它偶尔在日常生活中“消耗”，即通过星风现象抛出一些物质；通常情况下，当这颗大质量恒星逐渐消失时，它在贫困生活中积累的“财富”会分散到各处，丰富整个星系的元素组成，并点燃下一代恒星生命起源的火花。

随着时间的推移，银晕中的气体和尘埃物质会逐渐聚集在一起。重力将导致这些气体质量回落到银盘中，并开始下一轮恒星形成。

一颗恒星的死亡创造了一颗新星的诞生。终点是起点。一次又一次，“生与死”。在无数恒星的“牺牲”中，银河系也完成了气态物质与周围环境的交换，就像一个里面有一池活水的湖泊。

高速分子云标志着“流动人口”

那么，银河系中的这个大湖是“上升”还是“排水”？许多研究者想找到答案。

这项研究给出的答案是前者，即气体的流入大于流出。

利用哈勃太空望远镜的紫外波段数据，对187个高速分子云进行了研究。根据吸收线相对于静止参考系波长的运动，测量了吸收线在银河系标准静止参考系中的速度，并将其分为流入高速分子云和流出高速分子云。通过计算，研究人员估计每年的流入率为太阳质量的0.53±0.17倍，流出率为太阳质量的0.16±0.06倍，表明银河系目前正处于流入主导时期。

进来的气体从哪里来？左指出，银河系的引力可能会把一些星系际介质和一些气态物质从其卫星星系拉进来。

《科技日报》记者指出，研究的主要对象是高速分子云。银河系中有许多气体和尘埃。为什么研究人员只关注高速分子云？

左提到，恒星之间有星际介质，星系之间有星系际介质。星系不是封闭边界的系统。

因此，没有哪种天然气会主动将自己贴上“外来者”或“本地者”的标签。那么，研究人员如何定义哪些气体是流出或流入的“流动人口”？哪些是银河系的“永久居民”？解决这些问题的突破口是高速分子云。

通常，银盘中的“驻留”气体将与银盘的旋转速度相同。高速分子云中的气体比银盘的旋转速度更快，这意味着它们可能是流入或流出的气体之一。然后观察分子云的速度趋势，分析它是向银盘移动还是远离银盘，从而判断分子云是被银河系吸入还是呼出。

当然，一些学者也指出，这项研究忽略了高速气体结构，如已经存在于银盘中的费米气泡。这些银盘中存在的结构无疑会给实验带来误差。

左还表示，该研究仅基于温度相对较低(约10000开尔文)的气云，每年的进、出气量均为下限。需要更多的数据来获得更准确的结果。

呼吸的意义调节着恒星的生命周期

为了繁殖恒星，银河系正在“变胖”

“恒星的形成是由气体流入和流出的关系来调节的。因此，研究气体循环过程在研究恒星形成和星系演化中起着重要作用左说，银河系是我们居住的星系，有比较丰富的观测资料来研究气体的循环问题。

也许许多人会想，如果银河系处于气体流入多于流出的状态，会发生什么。

“内部流动比外部流动多，这表明星系会积累更多的气体。银河系提供了恒星形成所需的原材料——气体和尘埃，它们有助于随后的恒星形成。”左说，相反，如果星系中流出的气体一直多于流入的气体，总有一天，恒星形成的原料会丢失，而星系中也不会有新的恒星形成。事实上，尽管流入和流出决定了一个星系是否会有持续的恒星形成，我们也应该注意两者之间的区别以及这种情况会持续多久。

2018年，日本东北大学的天文学家在《自然》杂志上写道，在两个恒星形成的“婴儿潮”之间，银河系经历了长达数十亿年的休眠期，实际上在“死亡”之后“复活”。这一现象与银河系的气体循环密切相关。

根据这项研究，银河系在早期吸入大量冷气体，并开始形成第一代恒星。大约70亿年前，恒星坍塌和爆炸产生的冲击波将星系中的气体加热到高温。这导致冷气体停止流入银河系，恒星形成停止。随着时间的推移，银河系中的高温气体逐渐辐射和冷却，并在50亿年前开始吸入新的冷气体。这导致了包括太阳在内的第二代恒星的形成。更重要的是，其他研究表明，银河系的邻居仙女座菌株可能经历了类似的过程。这表明大质量的螺旋星系往往有恒星形成的“休眠期”，而较小的星系则没有。

事实上，星系“呼吸”的概念也适用于宇宙中较小的系统，如恒星甚至行星。与银河系的“体重增加”相比，太阳和地球都在减肥。根据美国宇航局和麻省理工学院的研究，太阳每年损失132.45万亿吨质量，地球每年损失1万到5万吨。

正如《今日宇宙》网站所写，“无论我们谈论的是行星、恒星还是星系，它们都在经历出生、生存和死亡。在此期间，他们可能会增重或减几磅。生命的循环始于宇宙的尺度。”