宇宙中如此多的星系为何会过早死亡?一项新的研究为此星系谋杀谜案提供了一些线索。
当一个星系停止形成新的恒星时,就被称为“死亡”。恒星由浓厚的气体云形成,这些气体云变得极度寒冷,导致云层凝结并坍缩成固体、致密的物体。大多数解释星系死亡的尝试都集中在冷气体如何在星系内部流失或耗尽。
这项新研究转而关注一种机制,该机制以极快的速度将气体从恒星形成星系中扫出,可能导致它们的灭亡。之前的研究已经观察了星系团等大型星系群中的这种机制。但剥离也可能是非大型星系团中星系死亡的主要原因,而宇宙中大多数星系的情况都是如此,这篇新论文的作者说。[有史以来十大恒星谜团]
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在典型的人类一生中,大多数星系看起来静止不动。但这些由恒星、气体、尘埃和其他物体组成的巨大集合实际上是在太空中移动。当星系受到其他附近星系的引力或暗物质的引力拉动时,它们就会移动,暗物质是一种神秘物质,在宇宙中比“普通”物质常见五倍。大多数星系(包括地球所在的银河系)被认为拥有暗物质晕环绕;研究人员表示,这些暗物质晕可以对星系团外部较小的星系产生相当大的拉力。
“在它们的生命周期中,星系可以占据不同大小的晕,质量范围从 [围绕银河系周围的晕] 的典型质量到比晕大数千倍的质量,”该研究的负责人、国际射电天文研究中心 (ICRAR) 和澳大利亚斯威本科技大学的博士候选人托比·布朗在 ICRAR 的一份声明中说。
当一个星系在太空中被拖拽时,它可能会穿过星系际等离子体(一种带电气体)云。布朗说,等离子体就像大气层一样,会对星系内部的气体产生阻力,将其扫入太空,这个过程称为冲压剥离。
“你可以把它想象成一把巨大的宇宙扫帚,它穿过并物理地将气体从星系中扫走,”布朗说。
众所周知,冲压剥离会影响大型星系团(包含 100 多个星系)中的星系,在这些星系团中,大量的暗物质也会影响各个星系的运动,声明中说。
“这篇论文证明,相同的过程也发生在规模小得多的星系群中,这些星系群只有几个星系,以及更少的暗物质,”布朗在声明中说。该研究检查了 10,567 个卫星星系,或存在于大型星系团之外的星系;布朗在声明中说,“宇宙中大多数星系都存在于这些由两个到一百个星系组成的星系群中。”
作者们通过使用一种称为堆叠的技术,能够研究如此庞大的人群,这种技术可以通过组合来自所有对象的数据并确定人群的平均特征来了解非常微弱的对象人群。
“我们发现,这种通过剥离去除气体的过程可能是星系被其[周围环境] 淬灭的主要方式,这意味着它们的气体被移除,恒星形成停止,”布朗说。
关于恒星形成如何在星系中被阻止,有多种假设。许多死亡星系被认为已经在一个称为扼杀的过程中耗尽了所有冷却的、形成恒星的气体。被扼杀的星系往往含有高水平的在恒星中形成的“重”元素。过去的研究发现,气体被快速移除的星系可能含有较低水平的重元素,因为气体在恒星形成之前就被移除了。
该研究于 2016 年 11 月 23 日在线发表在《皇家天文学会月刊》上。
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