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星暴星系。原图链接

星暴星系（英语：starburst galaxy）是在比较星系的恒星形成速率时，其形成速率比大多数的星系都要高出许多的一种星系。通常在两个星系过度靠近或发生碰撞之际，会有爆发性的恒星形成。在这种星系中，恒星形成的速率是很惊人的，如果要持续这种速率，要供应恒星形成所储存的气体，在远短于星系的动力生命期内就会耗尽。星暴星系是一个星系中有巨大的恒星形成的暴发区，它的特征是红外光度明显高于光学光度。

定义

星暴星系有几种不同的定义存在，但是没有一个是严谨到足以让所有的天文学家都能接受。然而，许多学者都同意定义必须与下面这三个要件有所关联：

1. 星系目前将气体转化成恒星的速率（恒星形成率，SFR）。
2. 可以用于形成恒星的气体数量。
3. 是以星系的年龄或自转周期做为比较的时标。

常用定义

常用的定义包括：

• 现行的SFR与持续的恒星形成，将在远短于宇宙年龄（哈伯时间）的时间内耗尽可用于形成恒星的气体。这有时是指"真实"的星暴
• 现行的SFR与持续的恒星形成，将在远短于星系动力生命期（或是碟状星系的一个自转周期）的时间内耗尽可用于形成恒星的气体。
• 现行的SFR经过归算之后远大于整体一致平均的SFR。这个比率会参考到恒星的出生率参数。

形式

要具体的区分出星爆的类型是很不容易的。星暴可以发生在碟状星系，和不规则星系中经常出现和散布在不规则星系内的节点。然而，还是有几种不同类形的星暴在星系天文学家的研究下被区分出来：

蓝致密星系 (BCGs)

这些星系通常是低质量、低金属量和无尘埃的天体。因为它们没有尘埃和拥有大量高温、年轻的恒星，因此在光学上通常呈现蓝和紫外的颜色。起初，为了解释低金属量的性质，这些蓝致密星系被认为是真正年轻的星系，还在形成第一代恒星的过程中。但是在蓝致密星系内发现许多老年的星族，并且高效率的混合也能解释尘埃的缺乏和低金属量的现象。多数的蓝致密星系被认为是近期合并和（或）交互作用展现出的特性。被仔细研究过的BCG有 IZw18（已知金属量最低的星系）、ESO338-IG04和Haro11。

极亮红外星系 (ULIRGs)

这些星系通常是有非常多尘埃的天体，因此，紫外线辐射被遮蔽使得恒星的光度变得黯淡，但是在波长100毫米附近以红外线的形式被吸收和再辐射，这解释了极亮红外星系特别红的原因。虽然不能肯定紫外线辐射纯粹都是由恒星形成引起的，并且有些天文学家相信极亮红外星系提供了活跃星系核(AGN) 的动力（至少是一部分）。X射线的观测能够贯穿极亮红外星系厚重的尘埃，认为许多星暴星系都是双核心的系统。借由这样的支持，由星系合并触发了星爆，为极亮红外星系提供了主要动力来源的假说。已经被详细研究的极亮红外星系包括阿普220。

沃夫－瑞叶星星系

星系的成员有一大部分都是明亮的沃夫-瑞叶星。

起因

首先，星暴需要有大量可以形成恒星的气体，爆炸也许是因为与另一个星系接近或遭遇而被触发（像是M81/M82），或是与其它的星系碰撞（像触须星系），或是其他的程序使物质受力而进入星系的核心（如星棒）。

在星暴的内部是一种极端的环境。大量的气体聚集意味著大质量恒星的形成，新生成、炙热的恒星造成气体的游离（许多环绕著恒星的氢将形成电离氢区。炙热的恒星组成的集团称为OB星协，这些恒星的燃烧非常快也非常明亮，并且很就会发展成为超新星，爆炸然后进入恒星生命的终点。在超新星爆炸之后，抛射出的物质膨胀并形成超新星残骸。这些残骸与周围星爆（星际介质）的环境互动，可以成为天然的迈射。

交互作用

有许多非常遥远的星系看起来都像是星暴星系，例如在哈伯深空有许多都是星暴星系，但是因为太遥远而无法做任何详细的研究。研究附近的例子和探索他们的特征，而当我们看见这些来自遥远的星光，是来自更加年轻的宇宙，可能可以让我们推想出宇宙早期发生的事情。在我们邻近的宇宙中星暴星系似乎非常罕见，而距离越远越为普通－表示他们多数都出现在数十亿年前。所有的星系都比现在要接近，因此彼此之间的重力也比较能相互影响。

星暴星系中恒星的形成是非常剧烈的。在膨胀的宇宙中演变与发展的星系，越频繁的遭遇越能造成更多星系的星暴。如果星暴星系能够保持稳定，它内部形成新恒星的宇宙气体消耗的速度非常快，星暴星系以迅猛的速度产生新星，同时又以迅猛的势头引起超新星爆发。著名的星暴星系有大熊座的M82星系。

触发机制

研究邻近的星暴星系能够协助我们推断星系形成与发展的历史。基本上要引发星暴，必须要在很小的体积内集中大量低温的气体。虽然确实的机制还未能充分的了解，但这样的集中和扰动被强烈的怀疑只能在大范围的，整个星系合并的状态下才能发生。

NGC 4666大量孕育恒星

星暴星系 “NGC 4666”是恒星孕育诞生的温床。它距离地球0.8亿光年由于和邻近星系的引力交互作用，促使星系内大量孕育恒星。

美国密西根州立大学天文学家乔根-迪特里希(Jorg Dietrich)说：“超级风起源于NGC 4666星系明亮的中部区域，并延伸至数万光年。这种宇宙风的风速可达到数千公里每秒。直接观测超级风变得非常困难，但这种超级风可使气体变得浓密，并使气体降温，这将便于进行观测。”

欧洲南方天文台的天文学家观测该图像后指出，NGC 4666星系内超大品质恒星的强风流结合超新星爆炸，形成一股强烈的气流，被称为“超级风”，从星系内部释放至太空中。这些宇宙气体非常炽热，并主要喷射X射线形式的放射线，在可见光下无法直接观测。南美洲智利拉西拉天文观测台MPG/ESO2.2米直径望远镜的广域成像仪拍摄到NGC 4666的最新图像，并揭示了超级风的存在。

根据天文学家长久以来的观测显示，有碟状的星爆星系通常都是成对的交互作用或合并的星系，它也显示即使在目前没有实际合并的星系之间的交互作用，也会触发不稳定的转动模式，像是不稳定的短棒，会造成气体向核心汇集，在接近星系核心的部份引起星暴。

性质

恒星形成率与银河系的年龄不一致。星暴星系不是“新的”星系，而仅仅是在其演化的特定阶段的星系（或混合星系）。 有些星系可能由于其大量的气体和尘埃而具有高于正常星体形成的速率。但是，某些星爆星系没有储备来证明为什么它们会有如此高的恒星形成率，因此合并可能不是唯一的解释。大多数星爆星系仍显示出一些特性非常快速的恒星形成速度:这些星系将以远高于大多数“常规”星系平均速率的速度产生恒星，可用的气体和粉尘。

自从恒星形成以来，恒星的形成速度不可能一直保持恒定。年龄较大的星系根本就没有足够的气体来维持数十亿年的恒星运动。在某些星爆星系中，天文学家会看到突然爆发的恒星诞生，通常的解释是与另一个星系合并或偶然相遇。

天文学家有时还会比较星系相对于自转周期的恒星形成速率。例如，如果星系在旋转一圈（鉴于高的恒星形成率）期间耗尽了所有可用气体，则可以将其视为星爆星系。银河系每2.2亿年旋转一次；一些星系的运行速度要慢得多，而另一些则更快。

典型星暴星系

最出名的星爆星系是M82、NGC 4038/NGC 4039和IC 10。其中尤以M82星系最为人熟知，它大量的恒星形成归因于与邻近的螺旋星系M81遭遇。从一些无线电望远镜描绘的图显示出两星系有大区块范围的接触（streams of neutral hydrogen）。M82的中央地区的电波观测图也显示有大量年轻的超新星残骸，这些都是星暴创造出来的质量较大的恒星交互作用所残留下来的。1997年释出的影像哈伯影像令人震惊的触须星系则是另一个著名的星爆系统。

天文奇观

对撞后快速消逝的星体

在2021年1月11日《自然天文学》杂志上发表的一篇论文中，科学家们首次探测到了一种罕见现象，星系对撞的结果发生在ID2299的星暴星系。天文学家首次亲眼目睹了一个遥远星系的死亡，他们将其描述为“真正的极端事件”。

编号ID2299的星暴星系距离地球大约90亿光年。当天文学家偶然观察到它时，他们看到的是年龄大约为45亿年的宇宙。天文学家说，ID2299每年损失的星系气体大约为10,000个太阳质量，这迅速耗尽了形成新恒星所需的物质。如此惊人的星系气体耗散似乎是由于两个星系剧烈的对撞合并造成的，最终两个星系融合成为ID2299。目前，星系形成恒星的速度比银河系快数百倍，这进一步耗尽了其剩馀的宝贵星系气体供应。因此，预计ID2299会在几万年的时间内快速死亡。 星系中的所有恒星死亡并且不再有新的恒星形成时，星系本身将不复存在。

论文主要作者安娜格拉齐娅‧普格里西（Annagrazia Puglisi）在欧洲南方天文台（European Southern Observatory）的声明中说：“这是我们首次在遥远的宇宙中观察到一个典型的巨大恒星形成星系由于喷出大量的星系气体而走向‘死亡’。”

影片

Artist’s impression of ancient galaxy megamerger艺术家对古代银河巨人合并的印象

Pan across the Milky Way’s central region在银河系的中央区域平移