當一個星系擁有巨大的恆星形成的爆發區，且具有光學光度明顯低於紅外光度的特徵，那麼，該星系就是星暴星系中的一員，激烈的恆星形成活動便是這個星系正在經歷的。當然了，雖然這樣的活動持續時間可能長達一千萬年、甚至更久，但對於星系的整個生命週期而言，這個時間長度可能不過是其中的一個月。在新形成的恆星群體中，由於經常存在一些巨大而明亮的個體，所以，星暴星系往往也是最明亮的星系之一。那麼，星暴星系中的恆星形成率到底有多高，它和普通星系之間又有何不同？

不規則的星暴星系M82

M82（Messier 82）是大熊座中的一種特殊星系，距離大熊座北部邊界大約1200萬光年，在該星系中，巨大的恆星形成爆發現象，至少持續了一億年左右，是星暴星系類別中的原型成員之一。科學家們於在1774年12月31日首次發現它的蹤跡，當時將其描述為一個蒼白而細長的“模糊的板塊”。因為它細長的視覺外觀，也被科學家們成為“雪茄”星系，來自大質量恆星的強風和超新星爆炸推動著巨大的外流，而這些超大風中富含的大量恆星鍛造重元素，最終都會逃逸到星際空間之中。

並非宇宙中的所有星系都跟我們的銀河系一樣，M82便和螺旋結構沒有太大關聯，形狀不規則的它在天空中異常的明亮，這樣奇怪的結構被科學家們認為是年輕恆星和吸收灰層的通道所引起。該星系因頻繁產生新的恆星而聞名，由於這些恆星通常都會快速死亡，因此，M82星系每隔二三十年就會出現一次罕見的超新星爆發事件。在M82星系的超新星視圖中，藍色表示中紫外光，綠色表示的是近紫外光，而紅色則表示的是可見光。超新星在這裡呈現出黃色，因為M82中的厚灰塵閃射出了大部分能量最高的光。

星暴星系中的恆星形成率

在星暴星系中，恆星的形成活動是非常劇烈的，其內部的氣體消耗速度也非常快。在星暴期間，恆星的形成率會比普通星系高出幾十倍、甚至是幾百倍的速率。星系中的爆發一般發生在直徑幾千光年的區域，而關於形成這種爆發的原因，有一個認可度相對更高的理論。科學家們認為，它是由該星系和另一個星系之間的近距離碰撞所引發，並且這次碰撞發出的衝擊波還衝過了銀河系，推動了那些巨大的塵埃雲和氣體，這樣的事件同時還導致了它們的坍塌，幾百顆恆星便因此而產生了。

在這一系列變化的發生過程中，恆星形成和超新星的鏈式反應，可以掃過該星系的中心區域位置，此時的大部分氣體也都位於這個星系之中。這場爆炸事件一直持續到大部分氣體被用完之後才停止。科學家們通過紅外衛星發現的星暴星系成千上萬，它們中的很多新星都被氣體和塵埃包圍了一百萬年左右的時間。灰層會吸收它們的光芒，然後作為紅外輻射散發出熱量，在我們星系的附近，這樣的星系自然並不常見，但在數十億年前，它們卻是再平常不過的存在了。然而，隨著宇宙的膨脹繼續發生，過去星系的距離將變得越來越遙近，這樣的近距離碰撞事件也會隨著時間的推移而變得越來越頻繁，將會有更多的星暴發生。

揭示星暴星系的孤立之謎

在星暴星系中，存在著不同尋常、速度可達到每秒數千公里的“超級風”外流氣體，它們是由星系內超大質量恆星的強風流和超新星爆炸結合所產生，它們會從星系的內部釋放到太空之中。比如，距離地球0.8億光年的星暴星系NGC 4666便是恆星誕生的溫床，由於該星系和附近星系之間存在著引力交互作用，導致了該星系內部有大量恆星誕生。而該星系的超級風就起源於其明亮的中部區域，達到了每秒數千公里的風速，並且延伸至數萬光年。然而，這些超級風的觀測卻並不容易實現，氣體變得濃密，科學家們需要通過在可見光下觀察它們的放射線，以揭示超級風的存在。

天文科學家們一直有一個疑惑，那就是為什麼在這樣相對小型的孤立星系中，其產生恆星的速度會比其他鄰近的星系快很多。在NASA哈勃太空望遠鏡對星暴星系NGC 1569的觀察中發現，該星系的距離是過去認為距離的1.5倍左右。而在這個多出的距離中，實際上存在著十個左右的星系，而這些星系的引力作用，很可能會壓縮星系NGC 1569中的氣體，然後點燃了恆星誕生的烈火。從本質上而言，較遠的距離意味著兩方面的信息，首先說明了該星系產生恆星的速度會達到先前認知的兩倍，其次也意味著該星系的“內稟”光度會更亮。如果將其與我們的銀河系相比，那麼該星系的恆星產生速率會比銀河系高出100倍有餘。

科學家們只能在宇宙中鄰近的區域進行星暴星系的研究，這樣的星系在這個空間範圍中特別稀有，對於臨近星暴星系的觀察研究，也幫助了人類拼起鄰近星系的完整圖像。迄今為止，科學家們探測到的最遙遠的星暴星系當屬HFLS3，它正在以極高的速率產生新生恆星，它的發現將天文學很多領域的研究都推向了極限，這個恆星形成率最高的星系之一，比形成時間晚於它的星系還要高。雖然距離遙遠的它被大量塵埃雲遮擋，但卻依然異常明亮，它的功率在紅外波段發出的劇烈輻射達到了太陽的30萬億倍，通過光譜學的分析，其結果還可揭示星系的化學組成。由於一些較大質量的元素都形成於第一代恆星爆炸之後的灰燼中，因此它的化學特徵其實和現代的星暴星系很接近，在後續的研究中，科學家們還發現，在一些特殊的環境條件下，某些星系是可以在宇宙年齡只有8億年左右的時候，便開始劇烈的恆星誕生過程，這才導致了大質量成熟星系的出現成為了可能。