顛覆認(rèn)知！宇宙大爆炸7億年后神秘星系離奇“死亡”，原因成謎

我們曾以為，早期宇宙中的星系應(yīng)處于“瘋狂生長”階段，“死亡”現(xiàn)象至少需要數(shù)十億年才會(huì)發(fā)生，但最新發(fā)現(xiàn)卻打破了這一常識。借助詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為 RUBIES-UDS-QG-z7 的星系，光譜紅移值顯示，它在宇宙誕生后沒多久就形成了，非常古老。但令科學(xué)家驚奇的不是它的古老，而是它在宇宙大爆炸后僅7億年就停止了恒星形成，成為已知“最古老的死亡星系”。

科學(xué)界的主流觀點(diǎn)認(rèn)為，宇宙誕生于約138億年前的大爆炸，早期的宇宙充滿高溫高密度的氫等氣體，是恒星形成的“黃金時(shí)代”。按照傳統(tǒng)理論，星系需要數(shù)十億年時(shí)間積累物質(zhì)，通過不斷吞噬氣體、合并恒星而成長，最終因氣體耗盡而停止形成恒星，進(jìn)入“死亡”狀態(tài)。但 RUBIES-UDS-QG-z7 的發(fā)現(xiàn)完全顛覆了現(xiàn)有理論。

這個(gè)星系直徑僅650光年，相當(dāng)于銀河系的1/150，卻將100億個(gè)太陽質(zhì)量壓縮其中，恒星密度是普通星系的數(shù)千倍，堪比銀河系中心的核球區(qū)域。

該星系的光譜特征呈現(xiàn)強(qiáng)烈的紅色，這表明其內(nèi)部只有年齡超過6億年的古老恒星，沒有任何年輕恒星的痕跡，與早期宇宙中普遍存在的“藍(lán)色活躍星系”形成鮮明對比。

也就是說，它在宇宙誕生后僅6億年就瘋狂形成了超過100億個(gè)太陽質(zhì)量的恒星，卻在第7億年突然“剎車”，恒星形成率驟降至零。天文學(xué)家從未料到，在宇宙“襁褓期”竟會(huì)出現(xiàn)如此成熟且“死亡”的星系。它就像一個(gè)剛學(xué)會(huì)走路的嬰兒，突然停止了生長。

事實(shí)上，星系RUBIES-UDS-QG-z7出現(xiàn)的這種突然“死亡”現(xiàn)象并不是個(gè)例。通過韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的深場觀測，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在宇宙誕生后的前10億年，類似的巨型“死亡星系”數(shù)量比傳統(tǒng)模型預(yù)測的多100倍以上。這意味著，“死亡”可能在宇宙極早期就已大規(guī)模發(fā)生，而我們對早期星系演化的理解存在根本性缺失。

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，星系“死亡”需要兩個(gè)條件：要么內(nèi)部氣體耗盡，要么被剝離。但早期宇宙密度高、氣體豐富，為何這類星系能快速“死亡”？目前有幾種假說：

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，劇烈的恒星形成過程可能引發(fā)極端恒星風(fēng)，將星系內(nèi)的氣體一次性吹走；

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，星系中心普遍存在的超大質(zhì)量黑洞在形成初期可能通過噴流迅速加熱并驅(qū)逐了星系內(nèi)的大部分氣體；

此外還有觀點(diǎn)認(rèn)為，這或許與星系所處的暗物質(zhì)環(huán)境有關(guān)，特殊的暗物質(zhì)環(huán)境可能抑制了氣體的供給。

然而，這些假說均無法解釋為何 RUBIES-UDS-QG-z7 能在如此短時(shí)間內(nèi)完成從“瘋狂生長”到“死亡”的全過程。

除了“死亡之謎”， RUBIES-UDS-QG-z7 還帶來了另一個(gè)震撼發(fā)現(xiàn)：它可能是現(xiàn)代巨型橢圓星系的“胚胎”。

觀測顯示，距離地球較近的巨型橢圓星系，如M87星系，它中心存在超高密度的核球，傳統(tǒng)理論認(rèn)為這是星系合并的產(chǎn)物。但 RUBIES-UDS-QG-z7 的結(jié)構(gòu)表明，這類致密核心可能在宇宙誕生后最初幾億年就已形成，后續(xù)的星系合并只是“擴(kuò)建”而非“奠基”。

該星系的存在暗示，早期宇宙可能存在一批“速成星系”，它們通過極端效率的恒星形成和快速“死亡”，直接奠定了大質(zhì)量星系的核心，為后續(xù)數(shù)十億年的演化奠定了基礎(chǔ)。這改寫了“星系緩慢生長”的傳統(tǒng)認(rèn)知，揭示了宇宙早期可能存在更劇烈、更高效的演化機(jī)制。

為解答這些問題，天文學(xué)家計(jì)劃通過韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測，對更多早期星系進(jìn)行光譜分析，并結(jié)合超級計(jì)算機(jī)模擬，重建宇宙極早期的物質(zhì)分布和星系互動(dòng)過程。