遠古巨星系快速生長後早逝

天文學家們正在困惑於這個宇宙巨人在早期宇宙中如何如此迅速地出現和消亡

哈勃太空望遠鏡拍攝的星系團影像。這個星系團中心的巨型橢圓星系重約 1000 億個太陽質量,其大小與宇宙早期形成的新發現的超大質量星系相似。

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天文學家剛剛發現了一個罕見的巨型星系,它在宇宙早期快速生長,然後出人意料地迅速沉寂。

這個新發現的巨星系名為 XMM-2599,距離地球約 120 億光年,這意味著科學家們看到的是宇宙非常年輕時該星系的樣子。(創造宇宙的大爆炸發生在 138.2 億年前。)

“甚至在宇宙不到 20 億年的時候,XMM-2599 已經形成了超過 3000 億個太陽質量的質量,使其成為一個超大質量星系,”加州大學河濱分校 (UCR) 物理與天文系的博士後研究員本傑明·福雷斯特在一份宣告中說


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“更值得注意的是,我們表明 XMM-2599 在宇宙不到 10 億年的時候,在巨大的狂潮中形成了其大部分恆星,然後在宇宙僅 18 億年的時候變得不活躍,”福雷斯特補充道,他是報告 XMM-2599 發現的一項新研究的主要作者。

福雷斯特和他的同事使用了一種名為紅外探測多目標光譜儀 (MOSFIRE) 的儀器,該儀器安裝在夏威夷凱克天文臺的望遠鏡上。MOSFIRE 的觀測使該團隊能夠確定 XMM-2599 的質量及其與地球的距離。

研究人員還確定,該星系在其活動高峰期每年創造超過 1000 個太陽質量的恆星。(相比之下,我們的銀河系目前每年僅形成一個太陽質量的新恆星。)但對於 XMM-2599 來說,那個高峰期已成為過去;它的恆星誕生引擎已經關閉,原因仍然不明。

“儘管如此巨大的星系在這個時代非常罕見,但模型確實預測了它們,”威爾遜補充說,她是 UCR 的物理學和天文學教授,也是福雷斯特工作的實驗室的負責人。

威爾遜補充說:“然而,預測的星系預計會積極形成恆星。XMM-2599 如此有趣、不尋常和令人驚訝的原因是它不再形成恆星,可能是因為它停止獲得燃料或它的黑洞開始啟動。我們的結果呼籲改變模型如何在早期星系中關閉恆星形成。”

研究人員將繼續使用凱克天文臺觀測 XMM-2599,以更好地描述該星系的特徵並研究有關它的未解答問題。最突出的問題可能與星系的命運有關。

“我們不知道它到今天會變成什麼樣子,”威爾遜說。“我們知道它不會失去質量。一個有趣的問題是它周圍會發生什麼。隨著時間的推移,它是否會引力吸引附近的恆星形成星系,併成為一個明亮的星系城市?”

這項新研究於週三(2 月 5 日)線上發表在《天體物理學雜誌快報》上。

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麥克·沃爾 自 2010 年以來一直為 Space.com 撰稿。他關於尋找外星生命的書籍《在那裡》於 2018 年 11 月 13 日出版。在成為一名科學作家之前,邁克爾曾擔任爬行動物學家和野生動物生物學家。他擁有澳大利亞悉尼大學進化生物學博士學位、亞利桑那大學學士學位和加州大學聖克魯斯分校科學寫作研究生證書。

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