ALMA科学家揭开了早期大质量星系在空空荡荡的神秘面纱

早期的大质量星系——那些在大爆炸后的 30 亿年形成的星系——应该含有大量的冷氢气，这是制造恒星所需的燃料。但是科学家们用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 和哈勃太空望远镜观察早期宇宙发现了一些奇怪的东西：六个耗尽燃料的早期大质量星系。研究结果今天发表在《自然》杂志上。

被称为“淬火”星系——或已经停止恒星形成的星系——从高红移的 REsolving QUIEscent Magnified 星系或 REQUIEM 调查中选择用于观测的六个星系与天文学家对早期宇宙的预期不一致。

“宇宙中质量最大的星系快速而狂暴地生活，在极短的时间内创造了它们的恒星。该研究的主要作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校天文学助理教授凯特惠特克说，气体是恒星形成的燃料，在宇宙的早期阶段应该是充足的。“我们最初认为，这些淬灭的星系在大爆炸后仅仅几十亿年就刹车了。在我们的新研究中，我们得出的结论是，早期的星系实际上并没有踩刹车，而是在空虚的情况下运行。”

为了更好地了解星系是如何形成和消亡的，研究小组使用哈勃望远镜对它们进行了观察，哈勃望远镜揭示了居住在星系中的恒星的详细信息。与 ALMA 的同时观测揭示了星系在毫米波长下的连续辐射(尘埃的示踪剂)，使团队能够推断星系中的气体量。两架望远镜的使用都是经过精心设计的，因为REQUIEM的目的是利用强引力透镜作为天然望远镜，以更高的空间分辨率观察休眠星系。反过来，这让科学家们对星系的内部活动有了清晰的认识，而对于那些空着运行的人来说，这项任务通常是不可能的。

“如果一个星系没有产生很多新恒星，它就会很快变得非常微弱，因此很难或不可能用任何单独的望远镜观察它们的细节。REQUIEM 通过研究被引力透镜化的星系解决了这个问题，这意味着它们的光会随着它们的光线在更接近银河系的其他星系周围弯曲和扭曲而被拉伸和放大，”这项新研究的合著者和美国宇航局的贾斯汀斯皮尔克说德克萨斯大学奥斯汀分校的哈勃博士后研究员。“通过这种方式，引力透镜结合哈勃和 ALMA 的分辨能力和灵敏度，就像一个天然望远镜，使这些垂死的星系看起来比实际更大更亮，让我们能够看到正在发生的事情以及正在发生的事情。 '不是。”

新的观测表明，六个目标星系中恒星形成的停止并不是由于冷气体转化为恒星的突然低效造成的。相反，它是星系中气藏耗尽或移除的结果。“我们还不明白为什么会发生这种情况，但可能的解释是，为星系提供燃料的主要气体供应被切断，或者一个超大质量黑洞正在注入能量，使星系中的气体保持高温，”克里斯蒂娜说。亚利桑那大学的天文学家、该研究的合著者威廉姆斯说：“从本质上讲，这意味着星系无法重新填充燃料箱，因此无法在恒星生产时重新启动发动机。”

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