🌌 宇宙早期星系“早逝之谜”揭晓
——JWST捕捉到致命“星系熄灭风”的直接证据
宇宙早期的星系是更现代星系的组成部分。它们最初是小块的物质碎片，随着时间的推移合并形成更大的星系。这就是为什么天文学家使用詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）等天文台来研究早期宇宙。这些早期天体发出的光出现在光谱的红外部分，而JWST正是为观测这部分光谱而设计的。
艺术家对CRISTAL02星系的想象图，其中有一股巨大的冷气体羽流从星系向外延伸。这股羽流几乎与星系本身一样长，这是气体正被驱离星系的明显迹象。图片来源：Joshua Worth，通过知识共享CC BY许可协议。许可类型：署名（CC BY 4.0）
近年来，詹姆斯韦伯空间望远镜（JWST）也发现了一些大质量的静止星系，这些星系存在于宇宙诞生约10到20亿年的时候。这一时期是星系形成的活跃阶段，同时星系碰撞也在逐渐促成更大星系的形成。静止星系并非完全死寂，有充分证据表明它们在进入静止状态前经历过多次恒星形成爆发。因此，一个关键问题是：是什么因素终止了恒星爆发活动，使得这些星系在最初的恒星形成爆发后几乎不再有活动？天文学家提出了几种关于成因的观点，包括早期暗能量活动导致某些星系快速成长并过早沉寂。
这张图像展示了美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯韦伯空间望远镜的近红外相机（NIRCam）在宇宙演化早期释放科学（CEERS）调查中观测到的一小部分天区。这里布满了星系。一些星系似乎增长得如此巨大、如此迅速，以至于模拟无法解释它们。不过，一项研究发现，其中一些早期星系实际上比最初看起来的要小得多。这些星系中的黑洞使它们看起来比实际更亮、更大。像CRISTAL02这样的星系与它们更明亮、更活跃的同类相比，显得异常平静。图片由NASA、ESA、CSA以及得克萨斯大学的S.芬克尔斯坦提供。
🔍 关键发现答案在风中飘荡
事实证明，罪魁祸首是一种在某些星系中出现的星系熄灭风，它解释了为什么天文学家在早期宇宙中会看到许多安静且质量巨大的星系。这种风被认为发生在星系碰撞期间。当两个或更多星系相互融合时，这场宇宙舞蹈会引发巨大的恒星形成爆发。斯威本大学的一组天文学家利用詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）和阿塔卡马大型毫米亚毫米波阵列（ALMA）射电望远镜研究了某个星系。
目标星系呈现出它在大爆炸后十亿年时的样子，当时它正经历快速的成长爆发期。实际上，这次碰撞涉及不止一个星系，这让场景更加有趣。通常，在这样的星系相遇过程中，气体会流向活动的中心。这就是引发许多此类碰撞中所见的星暴活动的原因。
基于其碰撞历史和恒星形成的爆发，由丽贝卡戴维斯领导的团队撰写了一项研究，提出了一个简单的过程：星系经历一段大规模的恒星诞生期，这不仅触发了星系的增长，还引发了一股扼杀星系的风，从而阻止了进一步的增长。宇宙的密集区域就像非常活跃的城市，戴维斯说，星系相互碰撞，经历疯狂的恒星形成爆发。但当最大的恒星燃尽时，它们会以超新星的形式爆炸，释放出强大的风，吹走星系继续形成恒星所需的气体。
💡 CRISTAL02核心数据一场“自毁式繁荣”
目标星系的恒星形成速度似乎是宇宙时间相似时期其他同类星系的两倍。发生这一现象的线索是一股从CRISTAL02流出的冷气体羽流。这是恒星形成的种子物质，也表明有某种力量正将气体驱离该星系。该星系存在一股强大的风，其喷射物质的速度是星系恒星形成速度的两倍，戴维斯补充道，如果这种快速喷发现象持续下去，该星系可能在不到5000万年的时间内停止恒星形成，这解释了早期宇宙中神秘的大质量‘死亡星系’的起源。
艺术家对早期星系中气体云滋养星暴区域的构想。在这些区域形成的大质量恒星生命周期短暂，它们的超新星风会驱逐并摧毁附近的其他气体云。这会抑制恒星形成。由NASA提供。
CRISTAL02的恒星诞生活动及其最终的恒星诞生停止现象，为许多早期星系为何活得快、死得早的谜团提供了合理的解释，戴维斯表示。近一半的早期大质量星系正在与附近其他星系相互作用，这表明这并非偶然，而是一种普遍的宇宙现象，她说，如果许多早期星系发生碰撞并经历快速成长，那么我们在早期宇宙中看到如此多的‘死亡星系’就不足为奇了。
CRISTAL02的观测将促成利用JWST开展更多研究。一方面，天文学家除了研究气体羽流外，还希望观察星系的尘埃区域。这些研究应能为气体驱动的恒星形成区域以及星系正在经历的合并如何影响参与合并的星系带来新的认识。这一发现还强调了重新评估此前低估早期星系多样性和复杂性的模拟的重要性。通过整合类似CRISTAL02的观测数据，天文学家可以完善模型，使其更符合早期宇宙混乱而动态的现实。
在他们的论文中，研究团队建议对早期星系进行更深入的观测，以研究其光学辐射和中性气体含量。他们指出，CRISTAL02只是识别其他被恒星诞生风摧毁的星系的第一步。它仅能通过JWST光谱勉强探测到。除了更深入的观测外，天文学家还应更详细地研究这些目标中的高红移恒星形成区域，以验证合并驱动外流的解释是否可靠。
🔭 延伸探索不止于CRISTAL02
早期宇宙中发现扼杀星系的风
早期宇宙中由超新星驱动的强大风的多相图像
相关知识
星系是由大量恒星、星际气体、尘埃等天体组成的庞大天体系统，受引力相互作用束缚形成。它们形态多样，有旋涡状、椭圆状、不规则状等。我们所在的银河系就是典型的旋涡星系，包含约1000亿到4000亿颗恒星，以及行星、星云等。星系大小不一，直径从几千到几十万光年不等，是宇宙中基本的结构单元。
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://www.universetoday.com/articles/what-killed-galaxies-in-the-early-universe
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