天文学家发现迄今为止观测到的最古老的死亡星系

由剑桥大学领导的国际天文学家团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一个“死亡”星系，当时宇宙只有7亿年的历史，这是迄今为止观测到的最古老的此类星系。

这个星系似乎生得快，死得早：恒星形成的速度很快，停止的速度也几乎同样快，这对于宇宙演化的早期阶段来说是出乎意料的。然而，目前尚不清楚这个星系的“熄灭”状态是暂时的还是永久的，以及是什么导致它停止形成新的恒星。

研究结果发表在《自然》杂志上，可以帮助天文学家了解星系如何以及为何停止形成新恒星，以及影响恒星形成的因素在数十亿年来是否发生了变化。

“宇宙的最初几亿年是一个非常活跃的阶段，大量气体云塌陷形成新的恒星，”该论文的第一作者、卡夫里宇宙学研究所的托比亚斯·卢瑟(TobiasLooser)说。“星系需要丰富的气体供应来形成新的恒星，而早期的宇宙就像自助餐一样。”

“直到宇宙的后期，我们才开始看到星系停止形成恒星，无论是由于黑洞还是其他原因，”共同作者、同样来自卡夫里宇宙学研究所的弗朗西斯科·德尤金尼奥博士说。

天文学家认为，不同的因素可以减缓或停止恒星的形成，所有这些因素都会使星系缺乏形成新恒星所需的气体。内部因素，例如超大质量黑洞或恒星形成的反馈，可以将气体推出星系，导致恒星形成迅速停止。另外，气体可能会因恒星形成而很快被消耗掉，而无法及时得到星系周围的新鲜气体补充，从而导致星系饥饿。

“我们不确定这些场景中的任何一个是否可以解释我们现在在韦伯身上看到的情况，”合著者罗伯托·麦奥利诺教授说。“到目前为止，为了了解早期宇宙，我们一直使用基于现代宇宙的模型。但现在我们可以看到更早的时间，并观察到这个星系中恒星形成的速度如此之快，基于现代宇宙的模型可能需要重新审视。”

利用JADES(JWST高级深河外巡天)的数据，天文学家确定该星系在30至9000万年的时间内经历了短暂而强烈的恒星形成期。但在韦伯观测到的时间点之前10到2000万年之间，恒星形成突然停止。

卢瑟说：“在早期宇宙中，一切似乎都发生得更快、更戏剧化，其中可能包括星系从恒星形成阶段进入休眠或熄灭阶段。”

天文学家此前曾在早期宇宙中观察到死亡星系，但这个星系是迄今为止最古老的——距大爆炸仅7亿年，距今超过130亿年。这是韦伯迄今为止最深入的观察之一。

除了最古老的星系之外，这个星系的质量也相对较低——与银河系附近的矮星系小麦哲伦星云(SMC)大致相同，尽管SMC仍在形成新的恒星。早期宇宙中的其他猝灭星系质量要大得多，但韦伯改进的灵敏度允许观察和分析更小、更暗的星系。

天文学家表示，虽然在观测时它看起来已经死亡，但在大约130亿年的时间里，这个星系可能会复活并再次开始形成新的恒星。

“我们正在早期宇宙中寻找类似这个星系的其他星系，这将有助于我们对星系如何以及为何停止形成新恒星施加一些限制，”德尤金尼奥说。“早期宇宙中的星系可能‘死亡’，然后又复活——我们需要更多的观测来帮助我们弄清楚这一点。”