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對于星系來說,如果它們工作得太努力,它們也會耗盡。
研究人員報告,早期宇宙中的一個龐大星系在數億年間瘋狂地生產出大量星體之后,便退出了造星運動。為什么它會懈怠下來,目前還不清楚,但是問題的答案或許可以幫助天文學家對于早期星系的成長,以及它們如何進化成為如今圍繞著我們的星群了解一二。
這個星系被命名為XMM2599,光從那里出發要花費大約120億年才會達到地球。因此天文學家看到的是這個星系在宇宙大爆發之后18億年的樣子。最新的觀測顯示出,那時這個星系膨脹到了相當于3 000億顆太陽的質量,這使它的規模成為同期已知類似星系的3倍。
這個星系之所有獲得如此大的質量,看起來是有原因的,在數億年間它以每年形成相當于1 000顆太陽的速度產生恒星。然而,造星運動卻戛然而止,來自于美國加利福尼亞大學的天文學家Benjamin Forrest和他的同事們于2月10日在《天體物理雜志通訊》上就此作了報告。相比而言,銀河系每年僅僅能夠產生出2-3顆恒星。
“這篇論文告訴我們在早期宇宙中恒星能以非常高的效率形成,同樣它們也會非常高效地熄滅。”來自馬薩諸塞州阿姆赫斯特大學的天文學家Mauro Giavalisco說道。
只要有寒冷的氣體供給,星系就能夠產生恒星——在整個宇宙138億年的歷史中,銀河幾乎一直就處于這種狀態。僅有的讓造星工廠關閉的方法是阻止冷氣團降落于星系之上,或者從根本上將本在那里的氣體移除,Giavalisco說道。“理論還不能全面解釋如何停止星系如此快速、高效的造星運動,而在不久之前,它還在以驚人的效率形成恒星。”
目前可知在早期宇宙中還存在其他的多產星系,有些也已經“退休”了。但沒有一個像XMM-2599如此龐大,Forrest說道。對宇宙早期的計算機模擬不能產生類似龐大的“精疲力盡”者,因此XMM-2599成為一個謎。
這個星系中的黑洞或許應該對此負責。黑洞或許會引發一個由宇宙碎屑組成的超熱漩渦,它與為圍繞星系的氣體提供能量的光一起燃燒,阻止這些氣體合并成為新恒星誕生所需的氣體塊。
另一種可能是,恒星也在完成自我毀滅。恒星大規模形成最終會導致大規模的超新星出現,Giavalisco說道,它們將以星系的尺度噴射氣體。
“我們沒有任何確定性的結論,主要是因為它發生在過去,我們也只能得到這么多線索。”Forrest說道。通過巡天以發現類似安靜的巨型星系,研究人員有可能“確定是否這只是一個一次性的奇異星系,或者還是更大群體中的一部分。”他說道。
至于說這么一個星系會變成什么樣子,則很難說。但是Forrest和Giavalisco推測,隨著時間的推移,它的引力會吸引其他星系,有可能使XMM2599和它的同類成為星系群生長的種子。
王麒譯自 《科學新聞》( Science News) 2020年3月14日