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。

Галактика, названная RUBIES-UDS-QG-z650, сжимает более 0 миллиардов солнечных масс в пространстве шириной всего 0 световых лет, что позволяет предположить, что плотные ядра современных гигантских эллиптических галактик могли сформироваться очень рано.

В ранней Вселенной галактики росли, поглощая газ из окружающей межгалактической среды и превращая эти газы в новые звезды. По мере увеличения массы галактик она может притягивать газ более эффективно, ускоряя звездообразование. Но этот рост не будет длиться вечно. В конце концов, галактики проходят через процесс, называемый «гашением», в котором они перестают формировать звезды и фактически перестают расти.

Сегодня астрономы обнаружили, что около половины галактик во Вселенной больше не образуют звезд. Эти галактики известны как стационарные галактики, потухшие галактики или «красные мертвые галактики». Они кажутся красными, потому что они истощили свои молодые, горячие, синие звезды, оставив только более старые, более холодные, красноватые звезды.

Три спектра, полученные JWST/NIRSpec, наложены на изображения, полученные JWST/NIRCam, двумя инструментами космического телескопа Джеймса Уэбба. Рекордные галактики показаны в центре. На изображении он отображается красным цветом, а его спектр уменьшается влево (короткая длина волны). Для сравнения, верхний и нижний спектры (синий и фиолетовый) показывают типичные звездообразующие галактики из аналогичных периодов космической истории. Источники: NASA/CSA/ESA, А. Вайбель, PA Oesch (Женевский университет), команда RUBIES: А. Мерфи де Грааф (MPIA Heidelberg), Г. Браммер (Институт Нильса Бора), архивы DAWN JWST

Стационарные галактики особенно распространены в наиболее массивных галактиках, которые обычно имеют эллиптическую форму. Эти галактики обычно формируются долго, сначала накапливая большое количество звездных скоплений, а затем звездообразование прекращается. Тем не менее, что именно стало причиной вымирания галактик, остается одним из самых больших вопросов без ответа в астрофизике.

«Поиск первых массивных стационарных галактик (MQG) в ранней Вселенной имеет решающее значение, потому что он раскрывает механизмы, с помощью которых они могли сформироваться», — сказал Паскаль Эш, доцент кафедры астрономии факультета наук Женевского университета и соавтор статьи. Поэтому поиск такой системы уже много лет является главной целью астрономов.

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。

В рамках цикла 2 проекта JWST Wide Area Project RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey), одного из крупнейших европейских проектов по внегалактическим исследованиям с использованием инструмента NIRSpec, были получены спектральные наблюдения тысяч галактик, в том числе сотен недавно обнаруженных источников из более ранних данных изображений 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。

Наконец, физический размер RUBIES-UDS-QG-z5 невелик, всего около 0 световых лет, что означает, что плотность звездной массы высока, сравнима с самой высокой центральной плотностью, наблюдаемой в стационарных галактиках (z ~0-0) с немного меньшими красными смещениями. Эти галактики, вероятно, эволюционируют в ядра самых старых и массивных эллиптических галактик в локальной Вселенной.

«Впервые открытие RUBIES-UDS-QG-z7 предоставляет убедительные доказательства того, что центры некоторых близлежащих массивных эллиптических галактик могли существовать уже в первые несколько сотен миллионов лет существования Вселенной», — заключает Анна де Грааф, главный исследователь проекта RUBIES, постдокторант в Институте астрономии Макса Планка в Гейдельберге и второй автор статьи.

編譯自/ScitechDaily