早期宇宙中的猝灭星系

拓破天峙

遥远星系JADES-GS-z13-0的彩色合成JWST NIRCam图像

（）据今日宇宙（乔恩·沃伊赛）：最近，人们对早期宇宙中由JWST发现的大质量活跃星系给予了很多关注。但是与这些活跃的星系相反，JWST发现的一些星系异常平静，几乎没有活跃的恒星形成。

这令人惊讶，因为早期宇宙的星系密度更大，导致更多的相互作用，从而形成更多的恒星。因此，发现恒星形成如此早就停止的星系，让天文学家们困惑于如何杀死一个星系的问题？

这个问题并不新鲜。甚至在相对较近的宇宙中，也有星系的恒星形成被抑制了，通常是在短时间内。先前的研究表明，星系中活跃恒星形成的分布并不均匀。相反，星系似乎要么是活跃的，要么是死亡的，中间的星系更少。这表明有一种机制可以迅速停止恒星的形成，而不是由于被动耗尽物质而导致星系的缓慢死亡。

天文学家研究了这背后的机制，认为有两个主要的嫌疑:活动星系核(AGN)和超新星。在这两种情况下，这些高能事件会加热星际介质，使潜在恒星形成区域内的条件太热而无法凝结。事实上，一个星云坍缩所需的密度(称为金斯密度)对温度特别敏感。

但是发布在arXiv预印本服务器上的一项新研究调查了超新星是否是早期宇宙中星系安静下来的罪魁祸首。这项研究不同于以往的研究，因为恒星形成率取决于几个因素，包括随着时间的推移而演变的化学成分，向宇宙添加更多的重元素。因此，先前解释附近宇宙中淬火现象的研究可能不适用于早期星系。

为了测试超新星是否有责任，作者建立了一个模型来探索超新星能够向其所在的星系注入多少能量。然后将其与JWST发现的两个淬火星系(JADES-GS-z13-0和MACS0417-z5BBG)的观测属性进行比较，以确定超新星加热星际介质的速度是否快于能量通过其他机制耗散的速度。

研究表明，在较小的星系中，超新星会更有效地阻止恒星的形成。然而，虽然这两个星系都被认为是低质量的，但这两个被探索的星系都足够大，以至于超新星加热的速度会被冷却机制超过。因此，超新星不太可能是这些星系的罪魁祸首。

同时，这两个星系都没有显示出活动星系核的迹象，这也对这一机制提出了质疑。因此，作者考虑是否有另一种机制在起作用。

先前对这些星系的研究表明，虽然这些星系现在很平静，但它们都经历了一段恒星暴增期，在此期间恒星形成率明显更高。作者认为，即使没有超新星的加入，恒星形成爆发的辐射压力(尤其是在此期间产生的热的年轻恒星)本身就足以加热气体。因此，他们认为，早期星系“特别爆炸”的性质本身可能会阻碍恒星的形成速度。

然而，这一建议已经在arXiv上发布的另一项最新研究中进行了探讨。该研究使用三种不同的模型创建了星系模拟。在每一个实验中，他们都能够模拟恒星形成的停止。然而，这些模型也表明这种影响只是暂时的。此外，作者研究了同样的两个猝灭星系，并得出结论，至少对于JADES-GS-z13-0来说，爆发时代的时间与模型的预期不匹配。

最终，随着更多早期熄灭星系的发现，这个话题将需要进一步探索。这将允许更多的例子与各种猝灭模型进行比较，以找到它们的极限，并给出各种机制可能占主导地位的更好的界限。