科学探索|科学家揭示宇宙早期大质量星系为何奇怪地耗尽了孕育恒星的燃料科学家揭示宇宙早期大质量星

【科学探索|科学家揭示宇宙早期大质量星系为何奇怪地耗尽了孕育恒星的燃料】早期的大质量星系 —— 那些形成于大爆炸后 30 亿年的星系 —— 理论上应该含有大量可孕育恒星的冷氢气。然而科学家们在借助阿塔卡马大型毫米 / 亚毫米阵列（ALMA）和哈勃太空望远镜观察早期宇宙时，却发现了一些奇怪的案例 —— 其中就包括了六个耗尽燃料的早期大质量星系。

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星系团 MACSJ 0138 合成图像（来自：ALMA / Hubble）
在 9 月 22 日发表于《自然》杂志上的一篇文章中，科学家们详细介绍了 REQUIEM 调查中研究的这些无法再形成恒星的“淬火”星系，并揭示了有哪些因素阻止其“燃料”的输送。
上图放大的明亮橙 / 红点，描绘了使用 ALMA 在无线电中观察到的冷尘埃，其有助于科学家推断了解星团中存在星系诞生所需的冷氢气量。
然而 REQUIEM 调查中的六个高红移星系，却与天文学家们对早期宇宙的预期并不一致。

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REQUIEM 研究早期大质量星系缺乏形成恒星所需的冷氢气
研究一作、马萨诸塞大学阿莫斯特分校助理教授 Kate Whitaker 指出：“宇宙中质量最大的星系，可谓生长得又快又猛，能够在极短的时间内孕育大量恒星” 。

气体是恒星形成所需的‘燃料’，在宇宙的早期阶段应该是相当充足的。
我们起初认为，这些‘淬火’星系是在大爆炸后短短几十亿年就踩下了刹车。
然而新研究表明，早期星系实际上并未致动，而是在空虚的情况下运行的。

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研究配图 - 1：六个大质量透镜星系的影像（来自：Nature）
为了更好地了解星系是如何形成和消亡的，研究小组使用了哈勃望远镜对它们进行对比观察，揭示了生活在上述星系中的恒星的详情。
同期的 ALMA 观测，则揭示了星系在毫米波长下的连续辐射（尘埃的示踪剂），使得研究人员能够推断星系中的气体量。
两架望远镜的使用，都经过了精心的设计。因为 REQUIEM 项目的主要目的，就是利用强引力透镜作为天然望远镜。
这使得科学家们能够以更高的空间分辨率来观察休眠星系，最终让我们对星系的内部活动有了更加清晰认识。

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研究配图 - 2：“淬火”星系的低尘埃质量
来自美国宇航局的研究合著者、兼德克萨斯大学奥斯汀分校的哈勃博士后研究员 Justin Spilker 表示：

若一个星系没有产生很多新恒星，那它很快就会变得非常微弱，意味着我们很难、或者几乎不可能用任何单独的望远镜来观察它们的细节。
好消息是，REQUIEM 通过研究被引力透镜化的星系，巧妙地化解了这个难题。这意味着它们发出的光线，会在更接近银河系的其它星系周围时被拉伸和放大。
通过宇宙里的这种‘天然望远镜’，我们结合哈勃与 ALMA 的分辨率和灵敏度，让这些垂死星系看起来较实际更大、更明亮，最终让我们看到正在发生的事情。

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