揭开早期大质量星系空荡荡的神秘面纱

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

“宇宙中最大的星系生活得又快又猛，在极短的时间内创造了它们的恒星。气体，恒星形成的燃料，在宇宙的早期应该是丰富的，”第一作者凯特惠特克说在这项研究中，马萨诸塞大学阿默斯特分校的天文学助理教授。“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，而是在空旷的状态下运行.”

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来解决这个问题，这意味着它们的光会被拉伸和新研究的合著者、德克萨斯大学奥斯汀分校的宇航局哈勃博士后研究员贾斯汀斯皮尔克说：“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现实中更大更亮，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。威廉姆斯是亚利桑那大学的天文学家，也是这项研究的合著者。“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。”

该研究还代表了在测量早期大质量星系方面的多项重要首创，综合了将指导未来几年早期宇宙研究的信息。惠特克说：“这是对遥远休眠星系的冷尘埃连续体的首次测量，事实上，这是在本地宇宙之外进行的此类首次测量，”他补充说，这项新研究使科学家们能够看到个体死亡的气体数量。星系有。“我们能够探测到这些早期大质量星系中恒星形成的燃料，其深度足以对储气罐读数进行第一次测量，这让我们对这些星系的冷气体特性有了一个严重缺失的观点。”

尽管该团队现在知道这些星系正在运行，并且某些东西阻止它们重新装满油箱和形成新恒星，但这项研究只是对早期大质量星系产生与否的一系列调查中的第一个。“我们仍然有很多东西要了解为什么最大的星系 惠特克说：“它们在宇宙中形成得如此早，以及为什么当它们可以轻易获得如此多的冷气体时，它们就停止了恒星的形成。”一个事实是，这些巨大的宇宙巨兽在大约 10 亿年内形成了 1000 亿颗恒星，然后突然关闭他们的恒星形成是一个我们都想解开的谜，而 REQUIEM 提供了第一个线索。”