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——應該含有大量的冷氫氣，這是制造恒星所需的燃料。但是科學家們用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列 (ALMA) 和哈勃太空望遠鏡觀察早期宇宙發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的東西：六個耗盡燃料的早期大質(zhì)量星系。研究結果今天發(fā)表在《自然》雜志上。
被稱為“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)查中選擇用于觀測的六個星系與天文學家對早期宇宙的預期不一致。
“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、馬薩諸塞大學阿默斯特分校天文學助理教授凱特惠特克說，氣體是恒星形成的燃料，在宇宙的早期階段應該是充足的。“我們最初認為，這些淬滅的星系在大爆炸后僅僅幾十億年就剎車了。在我們的新研究中，我們得出的結論是，早期的星系實際上并沒有踩剎車，而是在空虛的情況下運行。”
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鏡對它們進行了觀察，哈勃望遠鏡揭示了居住在星系中的恒星的詳細信息。與 ALMA 的同時觀測揭示了星系在毫米波長下的連續(xù)輻射(塵埃的示蹤劑)，使團隊能夠推斷星系中的氣體量。兩架望遠鏡的使用都是經(jīng)過精心設計的，因為REQUIEM的目的是利用強引力透鏡作為天然望遠鏡，以更高的空間分辨率觀察休眠星系。反過來，這讓科學家們對星系的內(nèi)部活動有了清晰的認識，而對于那些空著運行的人來說，這項任務通常是不可能的。
“如果一個星系沒有產(chǎn)生很多新恒星，它就會很快變得非常微弱，因此很難或不可能用任何單獨的望遠鏡觀察它們的細節(jié)。REQUIEM 通過研究被引力透鏡化的星系解決了這個問題，這意味著它們的光會隨著它們的光線在更接近銀河系的其他星系周圍彎曲和扭曲而被拉伸和放大，”這項新研究的合著者和美國宇航局的賈斯汀斯皮爾克說德克薩斯大學奧斯汀分校的哈勃博士后研究員。“通過這種方式，引力透鏡結合哈勃和 ALMA 的分辨能力和靈敏度，就像一個天然望遠鏡，使這些垂死的星系看起來比實際更大更亮，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。”
新的觀測表明，六個目標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果。“我們還不明白為什么會發(fā)生這種情況，但可能的解釋是，為星系提供燃料的主要氣體供應被切斷，或者一個超大質(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。亞利桑那大學的天文學家、該研究的合著者威廉姆斯說：“從本質(zhì)上講，這意味著星系無法重新填充燃料箱，因此無法在恒星生產(chǎn)時重新啟動發(fā)動機。”
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