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6个大质量星系过早“死亡”,或因早期耗光冷气体致使后来无法形成恒星

前瞻网    2021-09-24 09:52

 

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“活得壮烈,死得过早”可能是6个早期的、巨大的“死亡”星系的座右铭,它们在宇宙生命早期耗尽了形成恒星所需的冷氢气。这些星系过着快速而狂暴的生活,在极短的时间内创造了它们的恒星。但后来它们真的耗尽了气体,停止了恒星的形成。没有更多的燃料来创造恒星,这些星系就只能靠空运转了。为什么会在这么早的时候发生,这是一个谜。

近日,一项国际合作研究揭示,大量巨型星系在宇宙诞生 30 亿年后淬灭的主要原因是星系内的冷气体耗尽,且缺乏补充。根据对 6 个此类已淬灭星系的尘埃发射进行了观测,其中 4 个未被观测到存在冷气体,估计冷气体尘埃质量至多为恒星质量的 0.0001 倍,该比值比仍在活跃造星的星系低了两个数量级。

美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜和智利北部的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在回顾数十亿年前宇宙中恒星诞生的高峰期时发现了这些奇怪的星系。为了定位遥远的星系,科学家结合哈勃和ALMA,通过一种叫做强引力透镜的现象,发现一个庞大星系团的巨大引力扭曲空间,弯曲和放大来自背景物体的光。当一个早期的、巨大的、非常遥远的星系位于这样一个星系团的后面时,它似乎被极大地拉伸和放大了,这使得天文学家能够研究那些原本不可能看到的细节。

当宇宙大约30亿岁时,只有现在年龄的20%,它经历了历史上最多产的恒星诞生时期。但当哈勃太空望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在这一时期凝视宇宙天体时,他们发现了一些奇怪的东西:6个早期的、巨大的“死亡”星系已经耗尽了形成恒星所需的冷氢气。

如果没有更多的燃料来形成恒星,这些星系实际上是空的。研究结果发表在《自然》杂志上。

该研究认为,尽管还有包括星系中央的大型黑洞的影响等多种可能中止造星活动的因素,星间气体不足应当是最主要的原因。

即使是通过后来附近小星系和气体的小型合并和吸积,这些死寂的星系似乎并没有恢复活力,吞噬周围的东西大多只是让星系“膨胀”。在现在的宇宙中,大约110亿年后,这些以前致密的星系被认为已经“碰撞”得更大了,但就从新恒星形成的角度而言,它们仍然是死的。

这项研究是哈勃和ALMA齐心协力观测的典型例子。哈勃确定了这些恒星在星系中的位置,显示了它们过去在哪里形成。通过探测作为冷氢气替代品的冷尘埃,ALMA向天文学家展示了如果存在足够的燃料,未来哪里可能形成恒星。

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责任编辑: 4150ZYN

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