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到底是什么杀死了星系 [复制链接]

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螺旋

在宇宙的最极端区域,星系正被“杀死”——恒星的形成被抑制。

史上第一个由加拿大人领导的世界领先望远镜的大型项目希望解开这个谜题,名为“室女座环境追踪一氧化碳调查”(VERTICO)的新项目,正在深入调查星系是如何被外界“杀死”。

作为VERTICO的首席研究员,原文作者领导了由30位专家组成的团队,利用阿塔卡马大毫米阵列(ALMA)来绘制我们最近的星团(室女座)中51个星系的氢气分子图,氢气是恒星的燃料。

ALMA于年投入14亿美元建造,是智利北部海拔米的阿塔卡马沙漠海拔的一系列相连接的无线电天线,是欧洲、美国、加拿大、日本、韩国、台湾和智利之间的国际合作。ALMA是现存最大的地面天文项目,迄今为止建造的最先进的毫米波望远镜,研究新恒星形成的稠密冷气体云的理想之选,而它们用可见光波段是看不到的。

ALMA的大项目比如VERTICO被设计成解决一些战略性科学问题,从而在该领域取得重大进展或突破。

影响星系形成恒星的因素有:星系处于的位置以及星系与外界的相互作用(围绕星系的星际介质),这些所谓的外界物质到底如何影响星系的生与死仍然是个谜。星系团是宇宙中最庞大、最极端的地方,包含着成百上千个星系。在有质量的地方就有引力,星系团中存在的巨大引力使其加速到很高的速度,通常是每秒数千公里,并且使星系间的等离子体升到如此高的温度,以至于它在X射线的照射下发光。

在这些星系团恒星稠密、不适宜生命存在的内部,星系与外界和彼此之间有着强烈的相互作用,正是这些相互作用可以抑制它们的恒星形成。了解哪些机制阻止恒星形成,以及其机理,是VERTICO研究的重点。

当星系穿过星系团时,星际等离子体会急剧剥离氢气分子,此过程称为“冲压压力剥离”,极大抑制了星系中新恒星的形成,结果是星系只剩下老恒星。此外,星系团的高温能够阻止气体的冷却,这种情况下气体虽不被过多移走但形成恒星时会消耗掉。这个过程导致新恒星的形成被缓慢抑制,称为饥饿扼杀。

虽然星系的恒星形成受抑制的过程各有差异,但每一个过程都在形成恒星的气体上留下独特的、可识别的印记。将这些印记拼凑在一起,形成一副星系团推动星系变化的图片,这是VERTICO合作研究的一个重点。数十年来,致力于深入了解星际环境推动星系演化的机理,在此基础上,我们的目标是为这一难题添加一个关键性的答案。

研究这样的课题,室女座星团是一个理想的星系,它是距离我们最近的大质量星系团且处于恒星形成的过程,意味着我们可以得到恒星生命周期不同阶段的快照。因此我们可以获得恒星在星系团停止形成的照片。

室女座星系团中的星系几乎在电磁光谱中的每一个波长都被观测到(例如,射电、光学和紫外光),然而观测恒星形成的气体所需的灵敏度和分辨率仍不具备(毫米波段)。作为目前为止ALMA其中一个最大的星系调查项目,将为51个星系提供氢气分子(恒星形成的原料)的高分辨率“地图”。

利用室女座星系的ALMA数据,我们将可能准确揭示哪些机制导致极端环境中星系的”死去“,通过绘制星系气体图,VERTICO将推进我们去理解星系如何在宇宙间最稠密区域的演化。

原文在CreativeCommons许可下从对话中重新发布。

参考:

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