天文學家可能會抱怨塵埃擋住了窺看星空的視線，但要是沒有塵埃，我們的宇宙可是連星星也沒有！宇宙塵埃不僅是製造恆星不可或缺的原料，也能幫助我們了解原始瀰散的氣體是如何組成壯觀的星系。藉由最新的觀測結果及超級電腦的模擬，天文學家正逐步解開星系形成的謎題－這可是目前天文物理尚待解決的數個難題之一。
在2010年5月1日出版的「天文物理期刊」（The Astrophysical Journal）上，美國費米國家實驗室（Fermi National Accelerator Laboratory）的Nick Gnedin和Andrey Kravtsov發表了他們電腦模擬的最新成果，解釋為何早期宇宙恆星形成的速度較晚期宇宙要來的慢。這篇文章馬上就吸引了劍橋大學Robert C. Kennicutt Jr.的注意，他是一項重要觀測發現－有關星系中恆星形成的Kennicutt-Schmidt關係的共同發現者。
Kennicutt的恆星形成定律，是描述星系中某一區域的氣體數量與恆星形成速率的關係，這個關係適用於晚期宇宙，但卻和加州大學聖地牙哥分校的Arthur Wolfe和芝加哥大學的陳曉雯的觀測不太符合－因為他們所觀測的是大霹靂之後20億年的早期宇宙。
Gnedin和Kravtsov的模擬成功地解釋了為何在早期演化中，星系將氣體變成恆星的效率較差。恆星演化產生了越來越多的塵埃，和許多比氦更重的元素，像是碳、氧、鐵，這些都是塵埃中的重要成分。Kravtsov表示，早期的星系還沒有很多時間製造塵埃，而恆星在沒有塵埃的環境中很難形成，不像現在的星系充滿塵埃，所以能夠有效率地形成恆星。
當星際雲氣越來越密，恆星便逐漸從中形成，在雲氣中較低溫寒冷的地方，氫和氦原子會組成分子。氫分子是由兩個氦原子所組成，若是在空無一物之處，這個過程發生的很慢，但若是有了塵埃粒子的存在，它們便較容易找到對方形成分子。
Gnedin表示，宇宙塵埃中最大的粒子也不過像是夏威夷沙灘的一小粒沙一樣。這些氫分子非常脆弱，很容易被大質量年輕恆星所發出的強烈紫外光摧毀。但在一些黑暗星雲中，富含的塵埃形成了保護層，使得氫分子不會被恆星發出的紫外光破壞。Gnedin甚至開玩笑的說，他覺得恆星是很壞的爸媽，因為他們為下一代提供了很糟的環境。而塵埃提供了恆星育嬰房室最佳的保護，因此塵埃的存在與雲氣能否形成恆星有很重要的關係。
Gnedin-Kravtsov的模型同時也解釋了為什麼我們目前看到的星系多屬螺旋星系，以及為何小星系形成恆星的速率較慢。
Kravtsov說，我們通常會看到很薄的圓盤，但在星系形成的模擬中，這是很難形成的。天文學家認為星系是由一連串的碰撞形成，但電腦模擬顯示，碰撞過程比較容易形成橢球狀而非螺旋狀的結構。
但在早期的宇宙中，雲氣形成恆星的效率不佳，因此碰撞比恆星形成還要發生的更早，這樣的碰撞就會形成薄的圓盤。
小的星系則是因為塵埃較少，因此形成恆星的速率較慢。Gnedin表示，許多片段的證據正逐漸拼湊出事實的全貌，幫助我們了解在不同現象背後所支配的原理究竟是什麼。
Editor: Seline
新聞來源：ScienceDaily
http://www.sciencedaily.com/releases/2010/11/101122172012.htm
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