最近,JWST在早期宇宙中发现的巨大活跃星系受到了广泛关注。但与这些活跃的星系相比,JWST发现的一些星系异常安静,几乎没有活跃的恒星形成。
这是令人惊讶的,因为早期宇宙的星系密度更大,导致更多的相互作用,从而形成更多的恒星。因此,如此早地发现恒星形成已经停止的星系,让天文学家对如何杀死星系的问题感到困惑?
这个问题并不新鲜。即使是相对较近的宇宙也有一些星系的恒星形成通常在很短的时间内就被终止了。先前的研究表明,星系中活跃恒星形成的分布并不平滑。相反,星系似乎要么是活跃的,要么是死亡的,中间的星系较少。这表明存在一种机制可以迅速停止恒星形成,而不是由于被动耗尽材料而导致星系缓慢死亡。
研究其背后机制的天文学家考虑了两个主要嫌疑人:活动星系核(AGN)和超新星。在这两种情况下,这些高能事件都会加热星际介质,使潜在恒星形成区域内的条件太热而无法凝结。事实上,星云塌缩所需的密度(称为牛仔裤密度)对温度特别敏感。
但arXiv预印本服务器上发布的一项新研究探讨了超新星是否是早期宇宙中星系变得安静的罪魁祸首。这项研究与之前的研究不同,因为恒星形成速率取决于几个因素,包括随着时间的推移而演变的化学成分,向宇宙添加更多的重元素。因此,之前解释附近宇宙猝灭的研究可能不适用于早期星系。
为了测试超新星是否是造成这种情况的原因,作者建立了一个模型来探索超新星可以向当地星系注入多少能量。然后将其与JWST发现的两个猝灭星系(JADES-GS-z13-0和MACS0417-z5BBG)的观察到的特性进行比较,以确定超新星加热星际介质的速度是否比通过其他机制耗散能量的速度更快。
研究表明,超新星在阻止较小星系中的恒星形成方面会更有效。然而,虽然这两个星系都被认为是低质量的,但所探索的两个星系的质量都足够大,超新星的加热速度将被冷却机制超过。因此,超新星不太可能是这些星系的罪魁祸首。
与此同时,两个星系都没有表现出活跃星系核的迹象,这也让人们对这一机制产生了怀疑。因此,作者考虑是否可能有另一种机制在起作用。
先前对这些星系的研究表明,虽然这些星系现在很安静,但它们都经历过一段星爆发期,其中恒星形成率明显较高。作者认为,即使不添加超新星,恒星形成爆发(尤其是在此过程中产生的炽热的年轻恒星)产生的辐射压力本身也足以加热气体。因此,他们认为,早期星系的“特别爆发”性质本身可能会阻碍恒星形成速度。
然而,这一建议已经在最近发布于arXiv的另一项研究中得到探讨。该研究使用三种不同的模型创建了星系模拟。在每一个实验中,他们都能够进行模拟,从而导致恒星形成停止。然而,模型也表明这种影响只是暂时的。此外,作者研究了相同的两个猝灭星系,并得出结论,至少对于JADES-GS-z13-0,突发时代的时间与模型的预期不符。
最终,随着更多早期的猝灭星系被发现,这个话题需要进一步探索。这将允许更多的例子与各种淬灭模型进行比较,以找出它们的局限性,并为各种机制可能占主导地位的地方提供更好的界限。