早期的大質(zhì)量星系——那些在大爆炸后的 30 億年形成的星系——應(yīng)該含有大量的冷氫氣，這是制造恒星所需的燃料。但是科學(xué)家們用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列 (ALMA) 和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀(guān)察早期宇宙發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的東西：六個(gè)耗盡燃料的早期大質(zhì)量星系。研究結(jié)果今天發(fā)表在《自然》雜志上。
被稱(chēng)為“淬火”星系——或已經(jīng)停止恒星形成的星系——從高紅移的 REsolving QUIEscent Magnified 星系或 REQUIEM 調(diào)查中選擇用于觀(guān)測(cè)的六個(gè)星系與天文學(xué)家對(duì)早期宇宙的預(yù)期不一致。
“宇宙中質(zhì)量最大的星系快速而狂暴地生活，在極短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造了它們的恒星。該研究的主要作者、馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校天文學(xué)助理教授凱特惠特克說(shuō)，氣體是恒星形成的燃料，在宇宙的早期階段應(yīng)該是充足的。“我們最初認(rèn)為，這些淬滅的星系在大爆炸后僅僅幾十億年就剎車(chē)了。在我們的新研究中，我們得出的結(jié)論是，早期的星系實(shí)際上并沒(méi)有踩剎車(chē)，而是在空虛的情況下運(yùn)行。”
為了更好地了解星系是如何形成和消亡的，研究小組使用哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)它們進(jìn)行了觀(guān)察，哈勃望遠(yuǎn)鏡揭示了居住在星系中的恒星的詳細(xì)信息。與 ALMA 的同時(shí)觀(guān)測(cè)揭示了星系在毫米波長(zhǎng)下的連續(xù)輻射(塵埃的示蹤劑)，使團(tuán)隊(duì)能夠推斷星系中的氣體量。兩架望遠(yuǎn)鏡的使用都是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的，因?yàn)镽EQUIEM的目的是利用強(qiáng)引力透鏡作為天然望遠(yuǎn)鏡，以更高的空間分辨率觀(guān)察休眠星系。反過(guò)來(lái)，這讓科學(xué)家們對(duì)星系的內(nèi)部活動(dòng)有了清晰的認(rèn)識(shí)，而對(duì)于那些空著運(yùn)行的人來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)任務(wù)通常是不可能的。
“如果一個(gè)星系沒(méi)有產(chǎn)生很多新恒星，它就會(huì)很快變得非常微弱，因此很難或不可能用任何單獨(dú)的望遠(yuǎn)鏡觀(guān)察它們的細(xì)節(jié)。REQUIEM 通過(guò)研究被引力透鏡化的星系解決了這個(gè)問(wèn)題，這意味著它們的光會(huì)隨著它們的光線(xiàn)在更接近銀河系的其他星系周?chē)鷱澢团で焕旌头糯螅?rdquo;這項(xiàng)新研究的合著者和美國(guó)宇航局的賈斯汀斯皮爾克說(shuō)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的哈勃博士后研究員。“通過(guò)這種方式，引力透鏡結(jié)合哈勃和 ALMA 的分辨能力和靈敏度，就像一個(gè)天然望遠(yuǎn)鏡，使這些垂死的星系看起來(lái)比實(shí)際更大更亮，讓我們能夠看到正在發(fā)生的事情以及正在發(fā)生的事情。 '不是。”
新的觀(guān)測(cè)表明，六個(gè)目標(biāo)星系中恒星形成的停止并不是由于冷氣體轉(zhuǎn)化為恒星的突然低效造成的。相反，它是星系中氣藏耗盡或移除的結(jié)果。“我們還不明白為什么會(huì)發(fā)生這種情況，但可能的解釋是，為星系提供燃料的主要?dú)怏w供應(yīng)被切斷，或者一個(gè)超大質(zhì)量黑洞正在注入能量，使星系中的氣體保持高溫，”克里斯蒂娜說(shuō)。亞利桑那大學(xué)的天文學(xué)家、該研究的合著者威廉姆斯說(shuō)：“從本質(zhì)上講，這意味著星系無(wú)法重新填充燃料箱，因此無(wú)法在恒星生產(chǎn)時(shí)重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。”
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