BYR Achieve · 镜像论坛

本来是想介绍桑德奇的，但又觉得介绍桑德奇最主要也是想介绍这篇论文，干脆就脱离天文学家系列来介绍论文算了，况且后面还有一篇更具有爆炸性的论文一定要介绍。注意：天文学中所说的金属与化学中的完全不同，天文学中，凡是序列数大于2的元素都叫做金属。 =============================================================== feipeng：ELS指的是一篇论文，不是论文题目，是其它天文学家以该论文的三位作者（艾根、林登贝尔、桑德奇）的姓名首字母缩写对这篇论文的称呼。这篇论文于1962年发表，它提出了银河系形成的气云凝聚假说，认为银河系是由一个密度均匀的巨大气体球迅速坍缩而成的。这篇论文的耀眼之处有两个：首先这三位天文学家仅仅通过200多颗近邻恒星的运动规律和金属性，就构想出了一个如此宏伟的银河系起源假说，这一行为本身就是很疯狂的，同时也却惊人地符合当时的许多观测结果，让人不得不让人佩服他们超人的联想力；其次，这篇论文引起了一场旷日持久的关于银河系起源问题的大规模争论。不过争论并不是ELS发表后就开始的，恰恰相反，ELS发表后历经16年几乎无人问津。原因也很清楚，ELS发表刚刚三个月後，天文学家们发现了类星体这个非常吸引人的天体（其实类星体的发现也与桑德奇有很深的渊源，他在这方面也作出了很重要的发现，但很遗憾地由于自身的原因未及时发表），纷纷地去观测它、研究它，银河系起源问题就被搁置在了一边。直到1978年，西尔勒和金恩提出了银河系混沌诞生学说，这一假说认为，银河系是由许多气云互相碰撞而形成的。这种激烈的银河系形成方式与ELS的丝毫不受外界干扰的平和的假说形成了鲜明对比。于是争论爆发了。 ================================================================ 人类关于银河系起源与演化的研究不过几十年的历史，学说较多，各种学术观点不尽一致，其中以气云凝聚说和混沌诞生说两种假说最具代表性。 1962年，帕萨丁那的三位天文学家综合了二十世纪五十年代的许多发现，研究了221颗近邻恒星的运动和金属性，提出了银河系形成的气云凝聚假说。这一假说认为，银河系起源于一个密度均匀、迅速坍缩的巨大气体球。在迅速坍缩过程中，一些气体云冷凝并收缩，形成了银河系的首批恒星——银晕恒星。由于那时气体云是贫金属的，所以由它们产生的银晕恒星也是贫金属的。又由于气体云向银心俯冲而降，它们的轨道呈极端椭圆形，所以银晕恒星绕银河系运行轨道也有极大的偏心率。在坍缩期间，有些银晕恒星爆发给气体云添加了金属。当气体云进一步向银心下落，它们碰到一起，其轨道变得比较圆，气体云就集合成为迅速自转的盘。至此，银晕已用完了它的气体，所以晕中不再产生恒星，而是在集中了气体云的银盘中开始形成新的恒星。同气体云本身一样，新诞生的银盘恒星有着高的金属性和圆轨道。几十亿年后，这个盘中诞生了太阳和地球。气云凝聚说因其引发了天文学界激烈的争论而著名，天文学家称它为ELS，是用模型的三位倡导者的姓氏——Eggen（艾根）、Lynden-Bell（林登贝尔）、Sandage（桑德奇）——的首字母组成的。 1978年，帕萨丁那的卡内基天文台台长西尔勒和金恩，在研究了外银晕中距离我们大于25000光年的19个球状星团中的177颗红巨星的化学成分后，发现它们的年龄相差很大，于是提出了银河系混沌诞生学说。这一模型认为，银河系是由许多气云互相碰撞而形成的。近年来的一些观测结果都有利于混沌诞生说，如南天玉夫座的NGC288和杜鹃座的NGC362是两个相邻的球状星团，距离地球均为35000光年，但根据它们一些成员星的光谱分析得出的碳、氮、氧和铁的含量，说明它们的年龄相差达30亿年。一个合理的解释是银河系不是从一整团气体形成的，而是在银河系开始形成的20或30亿年后，吞食了许多不同的气团形成了银晕。 1992年，美国耶鲁大学的李养吾在分析研究银河系核球内靠近银心处、内银晕以及外银晕中的天琴座RR型变星时发现，三处天琴RR星的重元素含量不同，核球内的为太阳的1/10，内银晕中的为太阳的1/20，而外银晕中的只有太阳的1/40。李认为，这表明核球中天琴RR星的年龄比内银晕中的“弟弟”年长13亿岁，而后者又比外银晕中的“小弟弟”老20亿岁。因此，李断定，我们银河系的核球是首先形成的，然后以此为核心，从里到外积聚气云构成了银河系的其他部分。他还认为，银河系的第一批恒星是在“原银河系”致密核心的气云碰撞时形成的，随着额外气云的积聚，依次构成了内银晕和外银晕。由于这些外部区域的物质密度较低，因而恒星形成得较慢。在银晕中的恒星形成后，气体积聚成为一扁平的盘，盘中的气体继续坍缩形成恒星。李说，银盘约在核球中第一批星诞生后的30亿年开始形成。针对不同的银河系演化模型，澳大利亚天文学家约翰·诺利斯评论说：“ELS的主要论点是坍缩，而且在坍缩中应该出现运动特征和丰度之间的某种依赖关系。西尔勒和金恩的主要思想则是大量物质通过吸积而来，而且在这些物质中，运动特征不应该依赖丰度。我在1985—1990年做的一些早期工作证明，西尔勒和金恩握有相当多的真理，因为在金属丰度很低时，运动特征几乎与丰度无关。但后来我却相信西尔勒和金恩模型不是完美的。”诺利斯于1994年发表的文章说，贫金属可能与运动特征有弱的相关性。他认为，ELS可能解释了某些贫金属星的运动，而西尔勒和金恩则可能解释其余的。天文学家布鲁斯·卡尔内也发表观点说，扩大的卡尔内——拉塔姆巡天暗示银晕由两种成分组成。“第一个成分是我们以前看到的晕，它似乎与盘族没有任何动力学关系，这也许是因为它起源于西尔勒和金恩所说的原星系碎块。这些碎块被银河系俘获，因而在银晕的形成中确实没有起任何作用。但看来还有另一个果真具有类银盘运动的银晕成分。”这第二个成分的金属性在太阳值的0.5—10%之间，它可能就是ELS提出通过耗散坍缩形成当前银盘的那个结构物。学术界曾有人评论说，气云凝聚说和混沌诞生说都在不同程度上掌握着真理，没有一方是绝对正确的，也没有一方是绝对错误的。

[论文系列之一]ELS