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。

กาแล็กซีชื่อ RUBIES-UDS-QG-z650 บีบมวลดวงอาทิตย์มากกว่า 0 พันล้านมวลลงในอวกาศที่มีความกว้างเพียง 0 ปีแสง ซึ่งบ่งชี้ว่าแกนกลางหนาแน่นของกาแล็กซีรูปไข่ขนาดยักษ์ในปัจจุบันอาจก่อตัวขึ้นเร็วมาก

ในจักรวาลยุคแรก กาแล็กซีเติบโตโดยการดูดซับก๊าซจากตัวกลางระหว่างกาแล็กซีโดยรอบและเปลี่ยนก๊าซเหล่านั้นให้เป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่ เมื่อมวลของกาแล็กซีเพิ่มขึ้น ก็สามารถดึงดูดก๊าซได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเร่งการก่อตัวของดาวฤกษ์ แต่การเติบโตนี้จะไม่คงอยู่ตลอดไป ในที่สุดกาแล็กซีก็ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การดับ" ซึ่งพวกมันหยุดก่อตัวของดาวฤกษ์และหยุดเติบโตจริงๆ

วันนี้นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบว่าประมาณครึ่งหนึ่งของกาแล็กซีในจักรวาลไม่ได้ก่อตัวเป็นดาวฤกษ์อีกต่อไป กาแล็กซีเหล่านี้เรียกว่ากาแล็กซีนิ่ง กาแล็กซีดับ หรือ "กาแล็กซีสีแดงตาย" พวกมันปรากฏเป็นสีแดงเพราะพวกมันทําให้ดาวสีน้ําเงินที่ร้อนแรงหมดลง เหลือเพียงดาวที่เก่ากว่า เย็นกว่า และสีแดง

สเปกตรัมสามตัวที่ถ่ายโดย JWST/NIRSpec ซ้อนทับกับภาพที่ถ่ายโดย JWST/NIRCam ซึ่งเป็นเครื่องมือสองชิ้นบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ กาแล็กซีบันทึกจะแสดงอยู่ตรงกลาง ปรากฏเป็นสีแดงในภาพและสเปกตรัมจะลดลงไปทางซ้าย (ความยาวคลื่นสั้น) สําหรับการเปรียบเทียบสเปกตรัมด้านบนและด้านล่าง (สีน้ําเงินและสีม่วง) แสดงกาแล็กซีที่ก่อตัวเป็นดาวทั่วไปจากช่วงเวลาที่คล้ายคลึงกันในประวัติศาสตร์จักรวาล แหล่งที่มา: NASA/CSA/ESA, A. Weibel, PA Oesch (University of Geneva), RUBIES Team: A. Murphy de Graaff (MPIA Heidelberg), G. Brammer (Niels Bohr Institute), DAWN JWST Archives

กาแล็กซีที่อยู่นิ่งพบได้บ่อยเป็นพิเศษในกาแล็กซีที่มีมวลมากที่สุด ซึ่งมักจะมีรูปร่างเป็นวงรี กาแล็กซีเหล่านี้มักจะใช้เวลานานในการก่อตัว โดยก่อนอื่นจะสะสมกระจุกดาวจํานวนมาก จากนั้นการก่อตัวของดาวจึงหยุดลง อย่างไรก็ตาม อะไรเป็นสาเหตุของการสูญพันธุ์ของกาแล็กซียังคงเป็นหนึ่งในคําถามที่ใหญ่ที่สุดที่ยังไม่มีคําตอบในฟิสิกส์ดาราศาสตร์

"การค้นหากาแล็กซีนิ่งขนาดใหญ่แห่งแรก (MQG) ในจักรวาลยุคแรกมีความสําคัญ เพราะมันเผยให้เห็นกลไกที่พวกมันอาจก่อตัวขึ้น" Pascal Oesch รองศาสตราจารย์ในภาควิชาดาราศาสตร์ที่คณะวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเจนีวาและผู้เขียนร่วมของบทความกล่าว ดังนั้นการค้นหาระบบดังกล่าวจึงเป็นเป้าหมายหลักของนักดาราศาสตร์มาหลายปีแล้ว

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。

ใน JWST Cycle 2 โครงการพื้นที่กว้าง RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey) ซึ่งเป็นหนึ่งในโครงการที่ใหญ่ที่สุดที่นําโดยยุโรปสําหรับการวิจัยนอกกาแล็กซีโดยใช้เครื่องมือ NIRSpec ได้รับการสังเกตการณ์ทางสเปกตรัมของกาแล็กซีหลายพันแห่ง รวมถึงแหล่งที่ค้นพบใหม่หลายร้อยแหล่งจากข้อมูลการถ่ายภาพ JWST ก่อนหน้านี้

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。

ในที่สุด ขนาดทางกายภาพของ RUBIES-UDS-QG-z5 มีขนาดเล็ก เพียงประมาณ 0 ปีแสง ซึ่งหมายความว่าความหนาแน่นของมวลดาวฤกษ์สูง เทียบได้กับความหนาแน่นของศูนย์กลางสูงสุดที่สังเกตได้ในกาแล็กซีที่อยู่นิ่ง (z ~ 0-0) โดยมีการเลื่อนสีแดงต่ํากว่าเล็กน้อย กาแล็กซีเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะวิวัฒนาการเป็นนิวเคลียสของกาแล็กซีรูปไข่ที่เก่าแก่ที่สุดและมีมวลมากที่สุดในจักรวาลท้องถิ่น

"เป็นครั้งแรกที่การค้นพบ RUBIES-UDS-QG-z7 ให้หลักฐานที่ชัดเจนว่าศูนย์กลางของกาแล็กซีรูปไข่ขนาดใหญ่ในบริเวณใกล้เคียงอาจมีอยู่ในช่วงไม่กี่ร้อยล้านปีแรกของจักรวาล" Anna de Graaff สรุป ผู้วิจัยหลักของโครงการ RUBIES นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบันดาราศาสตร์ Max Planck ในไฮเดลเบิร์ก และผู้เขียนคนที่สองของบทความ

編譯自/ScitechDaily