根據(jù)廣泛認(rèn)可的宇宙學(xué)模型來看，第一個星系于130到140億年前形成。在接下來的數(shù)十億年期間，我們已知的一些宇宙結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了。
這些結(jié)構(gòu)包括星系團(tuán)，超星系團(tuán)和暗條，還有一些銀河的特征如球狀星團(tuán)，銀河核球和超大質(zhì)量的黑洞。
但是，星系，就如同生命體一樣，也一直在進(jìn)化中。事實(shí)上，縱觀它們的生命周期，星系總是在合成和向外噴射物質(zhì)。
一項(xiàng)的研究表明，有一支著力于計(jì)算銀河吸收物質(zhì)和放出物質(zhì)速率的國際天文學(xué)家隊(duì)伍。熱愛天文學(xué)的人們通過展示相關(guān)的天文詳細(xì)數(shù)目，突出了這些數(shù)據(jù)跟我們已知的銀河形成和進(jìn)化是緊密關(guān)聯(lián)的。
這項(xiàng)研究是由歐洲空間局的天文學(xué)家安德魯·杰·?？怂?，來自空間望遠(yuǎn)鏡研究所的銀河暈研究小組以及多間大學(xué)共同領(lǐng)導(dǎo)的。根據(jù)之前的研究成果，他們從銀河周圍高速運(yùn)動的云團(tuán)來測算氣體進(jìn)出銀河的速率。
因?yàn)槟懿蹲降轿镔|(zhì)對于研究星系中星體的形成非常關(guān)鍵，因此知曉物質(zhì)進(jìn)入銀河系和離開銀河系的速率對我們理解星系的進(jìn)化過程是至關(guān)重要的。就像天文愛好者邁克爾·佛雷總結(jié)的那樣，能夠描述物體進(jìn)入銀河時的速率對于深刻理解銀道噴流的模型是至關(guān)緊要的。
跟這個模型一樣，星系中的大多數(shù)大質(zhì)量星體會產(chǎn)生星風(fēng)，把物質(zhì)往星系盤外帶走。當(dāng)星體逐漸變成超新星，走向生命終結(jié)的時候，它們也會類似地向外噴出大部分物質(zhì)。這些噴出來的物質(zhì)久而久之沉降到星系盤，為新星的誕生提供物質(zhì)。
這些過程被集體認(rèn)為是“恒星反饋”現(xiàn)象，這些恒星是要負(fù)責(zé)把氣體推往銀河外的，佛雷說?！皳Q句話說就是銀河不是孤單的儲存物質(zhì)的地方；它就像一個儲藏地一樣，因?yàn)橹亓ψ饔煤汀昂阈欠答仭爆F(xiàn)象不斷得到物質(zhì)同時又失去物質(zhì)。
另外，這些研究也表明恒星的形成也許跟星系中心的大質(zhì)量黑洞的體積密切相關(guān)?；旧蟻碚f，大質(zhì)量黑洞向外放出大量的能量，可以加熱核區(qū)周圍的氣體和塵埃，以此避免自己發(fā)生有效的簇聚和引力坍塌而形成新恒星。
與盾牌-半人馬恒星形成區(qū)域相關(guān)的太陽位置（來自美國國家射電天文臺，比爾·撒克遜；美國航天局，羅伯特·赫爾特）
就此而言，物質(zhì)進(jìn)入和輸出星系的速率對確定恒星形成的速率是關(guān)鍵的。對于在銀河系里計(jì)算這種速率的工作，福克斯和他的同事查閱了許多來自不同渠道的數(shù)據(jù)。?？怂菇裉焱ㄟ^郵件向宇宙公布：“我們采掘了文檔。美國航天局和歐洲空間局依然留有精準(zhǔn)的哈勃望遠(yuǎn)鏡傳達(dá)的的文件數(shù)據(jù)。我們?yōu)g覽了所有有關(guān)類星體的研究數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是利用安裝在哈勃望遠(yuǎn)鏡的靈敏的宇宙起源攝譜儀收集的，這個攝譜儀可以被用來對捕捉到的來自遠(yuǎn)方的紫外線進(jìn)行分析。我們發(fā)現(xiàn)了270個這樣的類星體。起初我們用所得的觀察數(shù)據(jù)制作了一個關(guān)于以高速云出名的快速移動氣體云的目錄。然后我們設(shè)計(jì)出了方法，通過使用多普勒頻儀，能讓高速云分裂成粒子流入物和粒子流出物。
另外，這一項(xiàng)調(diào)查顯示，銀河在大約70億年前經(jīng)歷過一段休眠期——這大約持續(xù)了20億年。這是由激波所造成的現(xiàn)象，激波使得星際氣體云變熱，這曾短時間地使進(jìn)入我們星系的冷氣流停止運(yùn)動。久而久之，氣體冷卻了，重新流進(jìn)星系內(nèi)，重啟第二次的恒星形成運(yùn)動。
在看完所有數(shù)據(jù)之后，庫克斯和他的同事可以對我們星系的物質(zhì)流進(jìn)速率和流出速率實(shí)施限制了：“在對比完氣體流入速率和氣體流出速率之后，我們發(fā)現(xiàn)星系中有越多流入物，就越有利于這個星系內(nèi)的恒星形成運(yùn)動，這都是因?yàn)榇罅康臍怏w可以轉(zhuǎn)化成恒星和星球。我們測量到每年大約有0.5單位太陽物質(zhì)流入以及0.16單位太陽物質(zhì)流出，所以太陽物質(zhì)有凈流入特性。
氣泡（來自美國航天局戈達(dá)德航天中心）
但是，就像佛雷聲明的那樣，高速云被認(rèn)為已經(jīng)存在有大約1億年的時間。所以，這個凈流入的特性不能像預(yù)估的那樣能一直保持下去。
“最后，他們忽略掉了存在于宇宙模型中的高速云（比如費(fèi)米氣泡），這個模型是不跟蹤流入和流出的氣體的，”他補(bǔ)充說道。
從2010年開始，天文學(xué)家就已經(jīng)意識到（宇宙中）存在一些出現(xiàn)在星系中心的神秘的結(jié)構(gòu)比如費(fèi)米氣泡。這些氣泡狀結(jié)構(gòu)的歷史延續(xù)了數(shù)千光年，它們一度被認(rèn)為是大質(zhì)量黑洞消耗星際氣體和噴出伽馬射線的產(chǎn)物。
但是，同時，這些結(jié)論提供了關(guān)于星系形成和進(jìn)化的新視角，也激勵了關(guān)于“冷氣流合成”的新想法，這個想法最初是阿維賽·迪克教授提出，來自耶魯撒冷希伯來大學(xué)拉卡物理學(xué)會的同事則解釋了星系如何在它們形成過程中合成來自周圍空間的氣體。
“這些結(jié)論表明星系如銀河系是不會一直穩(wěn)定地進(jìn)化的，”?？怂箍偨Y(jié)道，
“這些星系會偶然地合成和損失氣體。這種現(xiàn)象是一個爆炸和捕捉的循環(huán)過程：當(dāng)氣體進(jìn)入星系，就會有更多的恒星可以形成，但是如果氣體過多，那么恒星爆炸就會發(fā)生得很頻繁以致于所有的多余氣體都被放出，阻止恒星形成。流入物和流出物的平衡狀態(tài)控制著形成恒星的數(shù)量。我們得出的新結(jié)論可以闡明這個演變過程?！?/span>
基于此研究的另外一個有趣的事實(shí)是進(jìn)入銀河系的物質(zhì)同時也給其他的恒星系統(tǒng)提供物質(zhì)。比如說，我們的太陽系一直都是依靠流入物和流出物的更替來運(yùn)行。一些天體比如奧陌陌（彗星）和更近發(fā)現(xiàn)的2I鮑里索夫（星際彗星）已經(jīng)確實(shí)了小行星和彗星是不屬于恒星系統(tǒng)內(nèi)的，并且被長期列入其他組別里。
但是氣體和塵埃又如何劃分呢？我們的太陽系和地球（擴(kuò)展來說）是不是一直都在減少或者增加重量呢？這些對于我們未來的星系和居住的星球又有什么意義呢？舉個例子，天文學(xué)物理家和作家布萊恩·科博爾林在網(wǎng)上對后面的問題發(fā)表了言論。通過舉例雙子座流星雨，他寫道：
“事實(shí)上，通過衛(wèi)星對氣象的動態(tài)觀察，可以估計(jì)每天大約有100到300噸的物質(zhì)撞擊地球。這些加起來后每年就大約有30000到100000噸物質(zhì)了。雖然這看上去很多，但是按照一百萬年來計(jì)算，這些物質(zhì)的數(shù)量還是比地球總質(zhì)量的十億分之一還小?！?/span>
布萊恩繼續(xù)解釋道，地球在進(jìn)行大量的演變活動時也會經(jīng)常損失質(zhì)量。這些演變活動包括地球在地殼運(yùn)動中的放射衰變，衰變使得能量和亞原子粒子（阿爾法粒子，貝塔粒子和伽馬射線）逸出地球。
第二個損失就是大氣損失，氣體比如氫氣和氦氣會跑到太空。總的來說，這些損失加起來大約每年有110000噸物質(zhì)流失。
名為“火流星”的小行星在1994年到2013年所造成的影響（美國航天局）
表面上來看，地球似乎每年會凈損失掉大約10000噸物質(zhì)。加上微生物學(xué)家/科學(xué)交流學(xué)者克里斯·史密斯和劍橋物理學(xué)家戴夫·安瑟爾預(yù)測在2012年地球從太空中得到了40000噸塵埃，但它每年會通過大氣和其他途徑損失90000噸物質(zhì)的記錄，
所以地球也許在以損失10000到50000噸的速率變得越來越輕。但是，地球的到物質(zhì)的速率并不受此限制，所以（通過比較）也許地球的得到和丟失是可以平衡的（即使地球得到物質(zhì)似乎可能性不大）
對于我們的太陽系來說，情況是類似的。一方面來說，星際氣體和塵埃流是一直流進(jìn)的。
另一方面來說，我們的太陽——大約占據(jù)總太陽系質(zhì)量的99.86%——也在一直丟失能量。通過美國航天航空局信使號探測器所收集到的數(shù)據(jù)來看，一支由美國航天局和麻省理工學(xué)院研究人員組成的隊(duì)伍概稱太陽正在因?yàn)樘栵L(fēng)和其內(nèi)部活動損失能量。通過詢問天文學(xué)家，得知太陽正以1.3245*10^15的速率丟失質(zhì)量，即使太陽同時在擴(kuò)大。
雖然速率增長緩慢，但是因?yàn)樘栍写蠹s1.9885*10^27的質(zhì)量，所以它不會很快隕落掉。
但是隨著太陽的質(zhì)量在減少，它對地球和其他星體的萬有引力作用會減弱。然而，等太陽已經(jīng)到了主序末期，它將會驚人地?cái)U(kuò)張，并且完全吞噬掉水星、金星、地球甚至火星。
所以當(dāng)我們的星系也許在可預(yù)見的未來不斷增加質(zhì)量，但似乎我們的太陽和地球正在減少質(zhì)量。這種現(xiàn)象不應(yīng)該被認(rèn)為是壞消息，但是長期來看，的確是有啟示在內(nèi)。
同時，有些需要被知道的是即使是在宇宙中最老的以及質(zhì)量最大的星體也都會像生物一樣變化。
無論我們在談?wù)撔乔?，恒星抑或是星系，它們在出生，發(fā)展以及消失的期間，都被認(rèn)為是有得到或者失去一些物質(zhì)的。以此來看，生命周期的確存在于宇宙中！
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3. sciencealert-盧曉怡- MATT WILLIAMS
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翻譯：天文志愿文章組- 盧曉怡
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美觀：天文志愿文章組-
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3.原文來自：https://www.sciencealert.com/are-earth-the-solar-system-and-the-milky-way-gaining-or-losing-weight?perpetual=yes&limitstart=1
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本文由天文志愿文章組-盧曉怡翻譯自sciencealert的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系運(yùn)營者刪除。
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