天文學家利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡發現了迄今為止所見最遙遠的靜止星系——該星系在宇宙大爆炸後僅 7 億年就停止了恆星形成。這對現有的星系演化模型提出了挑戰，因為這些模型無法解釋如此巨大的“紅色死亡”星系如何如此早地形成。

這個名為 RUBIES-UDS-QG-z7 的星系將超過 100 億個太陽品質壓縮到一個只有 650 光年寬的空間中，這表明當今巨型橢圓星系的緻密核心可能形成得非常早。

En el universo primitivo, las galaxias crecieron absorbiendo gas del medio intergaláctico circundante y convirtiendo esos gases en nuevas estrellas. A medida que aumenta la masa de las galaxias, puede atraer gas de manera más eficiente, acelerando la formación de estrellas. Pero este crecimiento no durará para siempre. Eventualmente, las galaxias pasan por un proceso llamado "extinción", en el que dejan de formar estrellas y en realidad dejan de crecer.

Hoy, los astrónomos han descubierto que aproximadamente la mitad de las galaxias en el universo ya no forman estrellas. Estas galaxias se conocen como galaxias estacionarias, galaxias extinguidas o "galaxias muertas rojas". Parecen rojas porque han agotado sus estrellas jóvenes, calientes y azules, dejando solo estrellas más viejas, frías y rojizas.

Los tres espectros tomados por JWST/NIRSpec se superponen a las imágenes tomadas por JWST/NIRCam, dos instrumentos a bordo del telescopio espacial James Webb. Las galaxias récord se muestran en el centro. Aparece en rojo en la imagen y su espectro disminuye hacia la izquierda (longitud de onda corta). A modo de comparación, los espectros superior e inferior (azul y morado) muestran galaxias típicas de formación estelar de períodos similares en la historia cósmica. Fuentes: NASA/CSA/ESA, A. Weibel, PA Oesch (Universidad de Ginebra), Equipo RUBIES: A. Murphy de Graaff (MPIA Heidelberg), G. Brammer (Instituto Niels Bohr), Archivos DAWN JWST

Las galaxias estacionarias son especialmente comunes en las galaxias más masivas, que suelen tener forma elíptica. Estas galaxias suelen tardar mucho tiempo en formarse, primero acumulando un gran número de cúmulos estelares y luego se detiene la formación estelar. Sin embargo, qué causó exactamente la extinción de las galaxias sigue siendo una de las mayores preguntas sin respuesta en astrofísica.

"La búsqueda de las primeras galaxias estacionarias masivas (MQG) en el universo temprano es crucial porque revela los mecanismos por los cuales pueden haberse formado", dijo Pascal Oesch, profesor asociado en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra y coautor del artículo. Por lo tanto, la búsqueda de un sistema de este tipo ha sido el principal objetivo de los astrónomos durante muchos años.

隨著技術的進步，尤其是近紅外光譜技術的發展，天文學家在越來越早的宇宙時代證實了大質量靜止星系 (MQG)。它們推斷的豐度一直難以與星系形成的理論模型相協調，因為理論模型預測此類系統需要更長的時間才能形成。借助詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST)，這種緊張關係被推至紅移 5（大爆炸後 12 億年），近年來已證實了幾個 MQG。日內瓦大學領導的新研究表明，這些星系的形成時間比之前認為的更早、更快。

En el Ciclo 2 del JWST, el Proyecto de Área Amplia RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey), uno de los mayores proyectos europeos de investigación extragaláctica utilizando el instrumento NIRSpec, ha adquirido observaciones espectrales de miles de galaxias, incluyendo cientos de fuentes recién descubiertas a partir de datos de imágenes anteriores del JWST.

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 徹底改變了我們對早期宇宙的看法，揭示了巨大的星系在宇宙大爆炸後僅 7 億年就已停止形成恆星——比預測的要早得多。其強大的紅外能力使天文學家能夠在創紀錄的距離探測和研究這些意外“死亡”的星系。圖片來源：諾斯羅普·格魯曼

在這些新光譜中，科學家發現了迄今為止發現的最遙遠的 MQG，其光譜紅移為 7.29，距離大爆炸僅約 7 億年。NIRSpec/PRISM 光譜揭示了如此年輕的宇宙中恆星群的驚人古老。光譜和圖像數據的詳細建模表明，該星系在大爆炸後的前 6 億年內形成了超過 100 億（10 10）太陽品質的恆星，然後迅速停止恆星形成，從而證實了其靜止性質。

“這個名為 RUBIES-UDS-QG-z7 的星系的發現意味著，宇宙誕生後的前 10 億年中，巨大的靜止星系數量比迄今為止任何模型預測的數量多 100 多倍，”日內瓦大學理學院天文系博士生、論文第一作者 Andrea Weibel 說道。這反過來又表明，理論模型中的關鍵因素（例如恆星風的影響，以及由恆星形成和巨大黑洞驅動的流出強度）可能需要重新審視。星系的消亡比這些模型預測的要早得多。

Finalmente, el tamaño físico de RUBIES-UDS-QG-z5 es pequeño, solo unos 0 años luz, lo que significa que la densidad de masa estelar es alta, comparable a la densidad central más alta observada en galaxias estacionarias (z ~0-0) con corrimientos al rojo ligeramente más bajos. Es probable que estas galaxias evolucionen hasta convertirse en el núcleo de las galaxias elípticas más antiguas y masivas del universo local.

"Por primera vez, el descubrimiento de RUBIES-UDS-QG-z7 proporciona pruebas sólidas de que los centros de algunas galaxias elípticas masivas cercanas pueden haber existido ya en los primeros cientos de millones de años del universo", concluye Anna de Graaff, investigadora principal del proyecto RUBIES, investigadora postdoctoral en el Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg y segunda autora del artículo.

編譯自/ScitechDaily