“死亡”星系神秘地耗尽燃料在早期宇宙中制造恒星

　　“活得快，死得早”可能是六个早期的、巨大的、“死亡”的星系的座右铭，这些星系耗尽了在宇宙生命早期制造恒星所需的冷氢气。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。但是后来他们真的耗尽了气体并停止了恒星形成。没有更多的燃料来创造恒星，这些星系就空空如也。为什么会在这么早的时候发生是个谜。

　　美国宇航局的哈勃太空望远镜与智利北部的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列 （ ALMA ） 一起发现了这些奇怪的星系，同时回顾了数十亿年前宇宙中恒星诞生的高峰期。为了定位非常遥远的星系，科学家们将哈勃和 ALMA 的力量与充当天然望远镜的巨大前景星系团相结合。通过一种称为强引力透镜的现象，巨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团后面时，它看起来被大大拉伸和放大，使天文学家能够研究否则无法看到的细节。

　　当宇宙年龄大约为 30 亿年时，只有当前年龄的 20％，它经历了历史上最多产的恒星诞生时期。但是当美国宇航局的哈勃太空望远镜和智利北部的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）在这一时期凝视宇宙物体时，他们发现了一些奇怪的东西：六个早期的、巨大的、“死”的星系已经耗尽了冷氢制造恒星所需的气体。

　　没有更多用于恒星形成的燃料，这些星系实际上是空着的。研究结果发表在《自然》杂志上。

　　“在我们宇宙的这一点上，所有星系都应该形成大量恒星。这是恒星形成的高峰时期。”主要作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校天文学助理教授凯特·惠特克解释说。惠特克还是丹麦哥本哈根宇宙黎明中心的副教授。“那么这么早之前，这些星系中的所有冷气体都发生了什么？”

　　这项研究是哈勃和 ALMA 观测之间和谐的经典例子。哈勃精确地指出了恒星在星系中的位置，显示了它们过去形成的位置。通过探测代表冷氢气的冷尘埃，ALMA 向天文学家展示了如果存在足够的燃料，未来可能会形成恒星。

　　对这些早期、遥远的死亡星系的研究是适当命名的 REQUIEM 计划的一部分，该计划代表在高红移处解析 QUIEscent 放大星系。（当光被空间膨胀拉伸并看起来向光谱的红色部分移动时，就会发生红移。星系相对于观察者越远，它看起来越红。）

　　REQUIEM 团队使用极其巨大的前景星系团作为天然望远镜。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团后面时，它看起来被大大拉伸和放大，使天文学家能够研究否则无法看到的细节。这被称为“强引力透镜”。

　　只有将哈勃和 ALMA 的精细分辨率与这种强大的透镜相结合，REQUIEM 团队才能够了解这六个星系的形成，它们在大爆炸后仅几十亿年就出现了。

　　惠特克说：“通过使用强引力透镜作为天然望远镜，我们可以找到最遥远、质量最大、最先关闭恒星形成的星系。” “我喜欢把它想象成 2030 年代或 40 年代的科学——使用强大的下一代太空望远镜——但今天相反，它结合了哈勃和 ALMA 的功能，这些功能受到强透镜的推动。”

　　哈勃观测计划的首席研究员 Mohammad Akhshik 说：“REQUIEM 收集了迄今为止最大的样本，这些样本是早期宇宙中这些罕见的、强透镜的死星系，强透镜是这里的关键。” “它放大了所有波长的光，使其更容易被探测到，而且当你将这些星系延伸到天空时，你还会获得更高的空间分辨率。你基本上可以在更精细的物理尺度上看到它们的内部，以弄清楚发生了什么。”

　　这些死去的星系似乎不会恢复活力，即使是通过附近的小星系和气体后来的小规模合并和吸积。吞噬周围的东西大多只是“膨胀”了星系。如果恒星形成确实重新开始，惠特克将其描述为“一种结霜”。在今天的宇宙中，大约 110 亿年后，这些以前紧凑的星系被认为已经进化得更大，但就任何新的恒星形成而言，它们仍然死亡。

　　这六个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。为什么他们如此早地关闭恒星形成仍然是一个谜。

　　惠特克提出了几种可能的解释：“银河系中心的一个超大质量黑洞是否开启并加热了所有气体？如果是这样，气体可能仍然存在，但现在很热。或者它可能已经被驱逐，现在它被阻止吸积回银河系。还是银河系把它全部用光了，供应被切断了？这些是一些悬而未决的问题，我们将在未来的新观察中继续探索。”