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。

La galassia, chiamata RUBIES-UDS-QG-z650, comprime più di 0 miliardi di masse solari in uno spazio largo solo 0 anni luce, suggerendo che i nuclei densi delle galassie ellittiche giganti di oggi potrebbero essersi formati molto presto.

Nell'universo primordiale, le galassie sono cresciute assorbendo gas dal mezzo intergalattico circostante e convertendo quei gas in nuove stelle. Man mano che la massa delle galassie aumenta, può attrarre gas in modo più efficiente, accelerando la formazione stellare. Ma questa crescita non durerà per sempre. Alla fine, le galassie passano attraverso un processo chiamato "spegnimento", in cui smettono di formare stelle e in realtà smettono di crescere.

Oggi, gli astronomi hanno scoperto che circa la metà delle galassie dell'universo non forma più stelle. Queste galassie sono conosciute come galassie stazionarie, galassie estinte o "galassie rosse morte". Appaiono rosse perché hanno esaurito le loro stelle giovani, calde e blu, lasciando solo stelle più vecchie, più fredde e rossastre.

I tre spettri ripresi da JWST/NIRSpec sono sovrapposti alle immagini scattate da JWST/NIRCam, due strumenti a bordo del telescopio spaziale James Webb. Le galassie record sono mostrate al centro. Appare rosso nell'immagine e il suo spettro diminuisce a sinistra (lunghezza d'onda corta). Per confronto, gli spettri superiore e inferiore (blu e viola) mostrano tipiche galassie di formazione stellare di periodi simili nella storia cosmica. Fonti: NASA/CSA/ESA, A. Weibel, PA Oesch (Università di Ginevra), RUBIES Team: A. Murphy de Graaff (MPIA Heidelberg), G. Brammer (Niels Bohr Institute), DAWN JWST Archives

Le galassie stazionarie sono particolarmente comuni nelle galassie più massicce, che di solito sono di forma ellittica. Queste galassie di solito impiegano molto tempo per formarsi, prima accumulando un gran numero di ammassi stellari e poi fermandosi la formazione stellare. Tuttavia, cosa abbia causato esattamente l'estinzione delle galassie rimane una delle più grandi domande senza risposta in astrofisica.

"La ricerca delle prime galassie stazionarie massicce (MQG) nell'universo primordiale è cruciale perché rivela i meccanismi attraverso i quali potrebbero essersi formate", ha detto Pascal Oesch, professore associato presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell'Università di Ginevra e coautore dell'articolo. Pertanto, la ricerca di un tale sistema è stata l'obiettivo principale degli astronomi per molti anni.

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。

Nel ciclo 2 del JWST, il Wide Area Project RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey), uno dei più grandi progetti europei per la ricerca extragalattica che utilizza lo strumento NIRSpec, ha acquisito osservazioni spettrali di migliaia di galassie, tra cui centinaia di sorgenti scoperte di recente dai precedenti dati di imaging 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。

Infine, la dimensione fisica di RUBIES-UDS-QG-z5 è piccola, solo circa 0 anni luce, il che significa che la densità di massa stellare è elevata, paragonabile alla più alta densità centrale osservata nelle galassie stazionarie (z ~0-0) con redshift leggermente inferiore. È probabile che queste galassie si evolvano nel nucleo delle galassie ellittiche più antiche e massicce dell'universo locale.

«Per la prima volta, la scoperta di RUBIES-UDS-QG-z7 fornisce una forte evidenza che i centri di alcune galassie ellittiche massicce vicine potrebbero essere esistiti già nelle prime centinaia di milioni di anni dell'universo», conclude Anna de Graaff, ricercatrice principale del progetto RUBIES, ricercatrice post-dottorato presso il Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg e seconda autrice dell'articolo.

編譯自/ScitechDaily