北京時(shí)間 11 月 16 日消息，在一項(xiàng)新研究中，天文學(xué)家借助阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）對鄰近宇宙進(jìn)行了調(diào)查。這是有史以來針對星系團(tuán)中造星燃料的最大規(guī)模的高分辨率巡天觀測研究。但更重要的是，研究人員試圖解決天體物理學(xué)中一個(gè)爭論已久的謎題：是什么在“扼殺”星系？這項(xiàng)研究提供了迄今為止最清晰的證據(jù)，表明太空中的極端環(huán)境對星系有重大影響，研究的結(jié)果將發(fā)表在近期的《天體物理學(xué)雜志增刊》（The Astrophysical Journal Supplement Series）上。
▲“室女座環(huán)境一氧化碳追溯調(diào)查”（Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey，簡稱 VERTICO）項(xiàng)目觀測了室女座星系團(tuán) 51 個(gè)星系的氣體層，發(fā)現(xiàn)該星系團(tuán)中的極端環(huán)境正在剝奪星系形成恒星的燃料，從而“殺死”它們。在這張合成圖像中，ALMA 對 VERTICO 星系分子氣體盤的無線電波長觀測圖像被放大了 20 倍，它們疊加在室女座星系團(tuán)內(nèi)部熱等離子體的 X 射線圖像上。
這項(xiàng)名為“室女座環(huán)境一氧化碳追溯調(diào)查”（Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey，簡稱 VERTICO）的研究項(xiàng)目，目的是更好地理解恒星的形成以及星系在宇宙中扮演的角色?！拔覀冎?，星系正在被它們所處的環(huán)境殺死，但我們想知道為什么，”研究論文的第一作者、加拿大國家研究委員會(huì)的 Plaskett 研究員托比?布朗說，“相比以往的任何研究，VERTICO 都更好地揭示了影響分子氣體的物理過程，以及它們?nèi)绾螞Q定星系的生死?！?/p>
星系是恒星的大型集合，它們的誕生、演變和死亡都受到它們在宇宙中的位置以及它們與周圍環(huán)境的相互作用的影響。數(shù)百到數(shù)千個(gè)星系會(huì)組成星系團(tuán)，這是宇宙中最極端的環(huán)境之一，研究星系演化的科學(xué)家對星系團(tuán)尤其感興趣。
室女座星系團(tuán)是數(shù)千個(gè)星系的家園，是離銀河系所在的本星系團(tuán)最近的大質(zhì)量星系團(tuán)。極大的尺寸和距離使室女座星系團(tuán)相對易于研究，但該星系團(tuán)也有其他有利于觀測的特征?！笆遗菆F(tuán)有點(diǎn)不尋常，因?yàn)樗鼡碛械娜栽谛纬珊阈堑男窍迪鄬^多，”加拿大麥克馬斯特大學(xué)教授、VERTICO 項(xiàng)目的聯(lián)合首席研究員克里斯汀?威爾遜說，“宇宙中的許多星系團(tuán)都是由紅色星系主導(dǎo)的，幾乎沒有氣體和恒星形成?！?/p>
▲ NGC 4567 和 NGC 4568 是室女座星系團(tuán)數(shù)千個(gè)星系中的兩個(gè)，距離地球約 6500 萬光年。天文學(xué)家通過 VERTICO 項(xiàng)目觀測到，這兩個(gè)星系受到了極端物理過程的影響，而這些物理過程可能導(dǎo)致星系的死亡。在 ALMA 的合成射電數(shù)據(jù)中，這些星系的氣體顯示為紅色/橙色，而在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)數(shù)據(jù)中，恒星顯示為白色/藍(lán)色。
VERTICO 項(xiàng)目以高分辨率觀測了室女座星系團(tuán) 51 個(gè)星系的氣體庫，揭示了一個(gè)非常極端的環(huán)境，可以阻止整個(gè)星系形成恒星。這一過程被稱為“星系猝滅”。在天文學(xué)中，猝滅指一個(gè)星系失去冷氣體，從而強(qiáng)烈抑制恒星形成的過程。有研究顯示，活躍的超大質(zhì)量黑洞可能驅(qū)動(dòng)了這一過程。在星系顏色-星等圖中，一個(gè)常見的演化路徑是從一個(gè)有很多恒星形成的藍(lán)色螺旋星系開始，其內(nèi)部的新黑洞可能開始快速增長，但不知何故使星系猝滅，星系相對快速地通過“綠谷”，最后變得更紅。
在新研究中，天文學(xué)家揭示了星系猝滅的可能機(jī)制。托比?布朗說：“室女座星系團(tuán)是近域宇宙中最極端的區(qū)域，充滿了溫度高達(dá)上百萬度的等離子體，星系的運(yùn)行速度極高，而且星系和周圍環(huán)境之間發(fā)生著激烈的相互作用；這里是星系的‘退休村’，也堪稱星系墳場。”他還補(bǔ)充道，VERTICO 項(xiàng)目揭示了氣體剝離如何阻礙或停止宇宙中最重要的物理過程之一：恒星的形成。
▲ 螺旋星系 NGC 4254 是室女座星系團(tuán)中數(shù)千個(gè)受到極端物理過程影響的星系之一。ALMA 的射電圖像中，可以看到這個(gè)星系的分子氣體呈紅色/橙色；在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)圖像中，該星系的恒星呈白色/藍(lán)色。
“氣體剝離是最壯觀和最劇烈的外部機(jī)制之一，可以阻止星系中的恒星形成，”布朗說，“當(dāng)星系以極快的速度穿過星系團(tuán)中的熱等離子體時(shí)，就會(huì)發(fā)生氣體剝離，大量的冷氣體分子會(huì)從星系中剝離，就像被一把巨大的宇宙掃帚掃走一樣。VERTICO 的觀測具有極高的精細(xì)質(zhì)量，使我們能夠更清楚地看到并理解這種機(jī)制?！?/p>
該項(xiàng)目得到了 ALMA 的 6 波段接收器的幫助，該接收器具有較高的靈敏度和分辨率，同時(shí)能夠減少所需的觀測時(shí)間。這反過來又有助于大量數(shù)據(jù)的收集，而這些數(shù)據(jù)中可能包含了某些線索，能夠幫助天文學(xué)家解決環(huán)境如何影響星系以及星系如何死亡的謎題?？死锼雇?威爾遜說：“多年來，關(guān)于星系團(tuán)環(huán)境是否影響，以及如何影響星系中的分子氣體，這些環(huán)境又如何導(dǎo)致它們的死亡，一直有許多值得探討的問題。我們?nèi)杂泄ぷ饕觯蚁嘈?VERTICO 將一勞永逸地回答這些問題?！?/p>
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