我们曾以为,早期宇宙中的星系应处于“疯狂生长”阶段,“死亡”现象至少需要数十亿年才会发生,但最新发现却打破了这一常识。借助詹姆斯·韦伯太空望远镜,天文学家发现了一个名为 RUBIES-UDS-QG-z7 的星系,光谱红移值显示,它在宇宙诞生后没多久就形成了,非常古老。但令科学家惊奇的不是它的古老,而是它在宇宙大爆炸后仅7亿年就停止了恒星形成,成为已知“最古老的死亡星系”。



科学界的主流观点认为,宇宙诞生于约138亿年前的大爆炸,早期的宇宙充满高温高密度的氢等气体,是恒星形成的“黄金时代”。按照传统理论,星系需要数十亿年时间积累物质,通过不断吞噬气体、合并恒星而成长,最终因气体耗尽而停止形成恒星,进入“死亡”状态。但 RUBIES-UDS-QG-z7 的发现完全颠覆了现有理论。

这个星系直径仅650光年,相当于银河系的1/150,却将100亿个太阳质量压缩其中,恒星密度是普通星系的数千倍,堪比银河系中心的核球区域。



该星系的光谱特征呈现强烈的红色,这表明其内部只有年龄超过6亿年的古老恒星,没有任何年轻恒星的痕迹,与早期宇宙中普遍存在的“蓝色活跃星系”形成鲜明对比。

也就是说,它在宇宙诞生后仅6亿年就疯狂形成了超过100亿个太阳质量的恒星,却在第7亿年突然“刹车”,恒星形成率骤降至零。天文学家从未料到,在宇宙“襁褓期”竟会出现如此成熟且“死亡”的星系。它就像一个刚学会走路的婴儿,突然停止了生长。

事实上,星系RUBIES-UDS-QG-z7出现的这种突然“死亡”现象并不是个例。通过韦伯太空望远镜的深场观测,科学家发现,在宇宙诞生后的前10亿年,类似的巨型“死亡星系”数量比传统模型预测的多100倍以上。这意味着,“死亡”可能在宇宙极早期就已大规模发生,而我们对早期星系演化的理解存在根本性缺失。



传统理论认为,星系“死亡”需要两个条件:要么内部气体耗尽,要么被剥离。但早期宇宙密度高、气体丰富,为何这类星系能快速“死亡”?目前有几种假说:

一种观点认为,剧烈的恒星形成过程可能引发极端恒星风,将星系内的气体一次性吹走;

另一种观点认为,星系中心普遍存在的超大质量黑洞在形成初期可能通过喷流迅速加热并驱逐了星系内的大部分气体;

此外还有观点认为,这或许与星系所处的暗物质环境有关,特殊的暗物质环境可能抑制了气体的供给。

然而,这些假说均无法解释为何 RUBIES-UDS-QG-z7 能在如此短时间内完成从“疯狂生长”到“死亡”的全过程。



除了“死亡之谜”, RUBIES-UDS-QG-z7 还带来了另一个震撼发现:它可能是现代巨型椭圆星系的“胚胎”。

观测显示,距离地球较近的巨型椭圆星系,如M87星系,它中心存在超高密度的核球,传统理论认为这是星系合并的产物。但 RUBIES-UDS-QG-z7 的结构表明,这类致密核心可能在宇宙诞生后最初几亿年就已形成,后续的星系合并只是“扩建”而非“奠基”。



该星系的存在暗示,早期宇宙可能存在一批“速成星系”,它们通过极端效率的恒星形成和快速“死亡”,直接奠定了大质量星系的核心,为后续数十亿年的演化奠定了基础。这改写了“星系缓慢生长”的传统认知,揭示了宇宙早期可能存在更剧烈、更高效的演化机制。

为解答这些问题,天文学家计划通过韦伯太空望远镜的后续观测,对更多早期星系进行光谱分析,并结合超级计算机模拟,重建宇宙极早期的物质分布和星系互动过程。

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