美天文学家对星系为何停止生成恒星提出最新见解学术资讯

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▲哈勃太空望远镜拍摄到的一幅研究中使用的SpARCS星系团的图像，它看起来就如同它在宇宙只有48亿岁时出现的外形。

由数百个星系组成的星系团是宇宙中罕见的一种区域，其中包含了数万亿颗恒星、炽热气体以及暗物质。人们早就知道，当一个星系落入一个星系团时，恒星的形成会在一个被称为“淬熄”（quenching）的过程中迅速停止。然而，尽管天文学家们提出了一些看似合理的解释，但究竟是什么导致了恒星的猝熄仍然是个谜。据《天体物理学杂志》（Astrophysical Journal）10月23日刊发的一篇研究论文称，由美国加州大学河滨分校（University of California, Riverside）的前研究生、天文学家瑞安·福尔茨（Ryan Foltz）领导的一个最新的国际研究项目，对恒星猝熄冷却时间尺度进行了迄今为止最精准的测量，获得了这一现象在占宇宙总历史70%的时间中是如何变化的数据结果。此外，这项研究还揭示了这个过程可能是阻停星系团中恒星形成的罪魁祸首。

天文学家所知的是，每个进入星系团的星系都会携带一些尚未形成恒星的冷气体，他们据此推断星系停止制造恒星有三种可能的解释：第一种可能是，在这些冷气体转变成恒星之前，它已经被星团里的炽热气体和致密气体“剥离”出了星系，从而致使恒星形成过程的停止；第二种可能是，星系被“扼杀”了，换句话说，它们之所以停止形成恒星，是因为一旦它们落入星系团内部，其储层就不再会得到额外的冷气体补给——科学家预计，“扼杀”是一个比“剥离”相对更慢的过程；第三种可能是，恒星形成所产生的能量会将大量冷气体燃料驱逐“流出”星系，从而阻止这些冷气体形成新的恒星——这种“流出”的情况预计会比“剥离”发生得更快，因为气体是永远地在星系中消失了，也就无法形成新的恒星。

因为以上这三个不同的物理过程预测了星系在宇宙史中不同的相对时间尺度上的猝熄现象，天文学家们于是假设：如果他们能将在很长时间基线上观测到的猝熄星系的数量进行比较，那么导致恒星猝熄的主导过程将更容易显现出来。然而，直到最近，科学家们还很难发现遥远的星系团，更难以测量其中星系的特性。一个名为“斯皮策红色序列星系团的测绘调适”（SpARCS）跨国项目利用开创性的新星系团识别探测技术，目前已对宇宙史上70%以上的时间进行了测绘，并且在久远的宇宙过往中发现了数百个新的星系团。

这个由加州大学河滨分校领导的新项目对他们自己新发现的SpARCS星系团进行研究后发现，当宇宙年龄变大时，星系阻停恒星形成所需要的时间会更长：当宇宙年轻时（40亿岁），只需要11亿年；当宇宙中年时（60亿岁），需要13亿年；而当今的宇宙，则需要50亿年。福尔茨介绍道：“通过对遥远宙中星系团中星系的猝熄时间尺度与邻近宇宙中星系的猝熄时间尺度进行比较，我们发现，如气体‘剥离’这样的动态过程比‘扼杀’或‘流出’更符合预测结果。”

科界原创

编译：Jonathan

审稿：三水

责编：张梦

期刊来源：《天体物理学杂志》

期刊编号：0004-637X

原文链接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181023185443.htm