宇宙中如此多的星系為何會過早死亡?一項新的研究為此星系謀殺謎案提供了一些線索。
當一個星系停止形成新的恆星時,就被稱為“死亡”。恆星由濃厚的氣體雲形成,這些氣體雲變得極度寒冷,導致雲層凝結並坍縮成固體、緻密的物體。大多數解釋星系死亡的嘗試都集中在冷氣體如何在星系內部流失或耗盡。
這項新研究轉而關注一種機制,該機制以極快的速度將氣體從恆星形成星系中掃出,可能導致它們的滅亡。之前的研究已經觀察了星系團等大型星系群中的這種機制。但剝離也可能是非大型星系團中星系死亡的主要原因,而宇宙中大多數星系的情況都是如此,這篇新論文的作者說。[有史以來十大恆星謎團]
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在典型的人類一生中,大多數星系看起來靜止不動。但這些由恆星、氣體、塵埃和其他物體組成的巨大集合實際上是在太空中移動。當星系受到其他附近星系的引力或暗物質的引力拉動時,它們就會移動,暗物質是一種神秘物質,在宇宙中比“普通”物質常見五倍。大多數星系(包括地球所在的銀河系)被認為擁有暗物質暈環繞;研究人員表示,這些暗物質暈可以對星系團外部較小的星系產生相當大的拉力。
“在它們的生命週期中,星系可以佔據不同大小的暈,質量範圍從 [圍繞銀河系周圍的暈] 的典型質量到比暈大數千倍的質量,”該研究的負責人、國際射電天文研究中心 (ICRAR) 和澳大利亞斯威本科技大學的博士候選人託比·布朗在 ICRAR 的一份宣告中說。
當一個星系在太空中被拖拽時,它可能會穿過星系際等離子體(一種帶電氣體)雲。布朗說,等離子體就像大氣層一樣,會對星系內部的氣體產生阻力,將其掃入太空,這個過程稱為衝壓剝離。
“你可以把它想象成一把巨大的宇宙掃帚,它穿過並物理地將氣體從星系中掃走,”布朗說。
眾所周知,衝壓剝離會影響大型星系團(包含 100 多個星系)中的星系,在這些星系團中,大量的暗物質也會影響各個星系的運動,宣告中說。
“這篇論文證明,相同的過程也發生在規模小得多的星系群中,這些星系群只有幾個星系,以及更少的暗物質,”布朗在宣告中說。該研究檢查了 10,567 個衛星星系,或存在於大型星系團之外的星系;布朗在宣告中說,“宇宙中大多數星系都存在於這些由兩個到一百個星系組成的星系群中。”
作者們透過使用一種稱為堆疊的技術,能夠研究如此龐大的人群,這種技術可以透過組合來自所有物件的資料並確定人群的平均特徵來了解非常微弱的物件人群。
“我們發現,這種透過剝離去除氣體的過程可能是星系被其[周圍環境] 淬滅的主要方式,這意味著它們的氣體被移除,恆星形成停止,”布朗說。
關於恆星形成如何在星系中被阻止,有多種假設。許多死亡星系被認為已經在一個稱為扼殺的過程中耗盡了所有冷卻的、形成恆星的氣體。被扼殺的星系往往含有高水平的在恆星中形成的“重”元素。過去的研究發現,氣體被快速移除的星系可能含有較低水平的重元素,因為氣體在恆星形成之前就被移除了。
該研究於 2016 年 11 月 23 日線上發表在《皇家天文學會月刊》上。
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