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。

Thiên hà, được đặt tên là RUBIES-UDS-QG-z650, ép hơn 0 tỷ khối lượng mặt trời vào một không gian chỉ rộng 0 năm ánh sáng, cho thấy rằng các lõi dày đặc của các thiên hà hình elip khổng lồ ngày nay có thể đã hình thành rất sớm.

Trong vũ trụ sơ khai, các thiên hà phát triển bằng cách hấp thụ khí từ môi trường giữa các thiên hà xung quanh và chuyển đổi những khí đó thành các ngôi sao mới. Khi khối lượng của các thiên hà tăng lên, nó có thể hút khí hiệu quả hơn, đẩy nhanh sự hình thành sao. Nhưng sự tăng trưởng này sẽ không kéo dài mãi mãi. Cuối cùng, các thiên hà trải qua một quá trình gọi là "dập tắt", trong đó chúng ngừng hình thành các ngôi sao và thực sự ngừng phát triển.

Ngày nay, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng khoảng một nửa số thiên hà trong vũ trụ không còn hình thành các ngôi sao. Những thiên hà này được gọi là thiên hà tĩnh, thiên hà bị dập tắt hoặc "thiên hà chết đỏ". Chúng xuất hiện màu đỏ vì chúng đã làm cạn kiệt những ngôi sao trẻ, nóng, xanh lam, chỉ để lại những ngôi sao già hơn, lạnh hơn, hơi đỏ.

Ba quang phổ được chụp bởi JWST / NIRSpec được chồng lên các hình ảnh được chụp bởi JWST / NIRCam, hai thiết bị trên Kính viễn vọng Không gian James Webb. Các thiên hà kỷ lục được hiển thị ở giữa. Nó xuất hiện màu đỏ trong hình ảnh và quang phổ của nó giảm sang trái (bước sóng ngắn). Để so sánh, quang phổ trên và dưới (xanh lam và tím) cho thấy các thiên hà hình thành sao điển hình từ các thời kỳ tương tự trong lịch sử vũ trụ. Nguồn: NASA / CSA / ESA, A. Weibel, PA Oesch (Đại học Geneva), Nhóm RUBIES: A. Murphy de Graaff (MPIA Heidelberg), G. Brammer (Viện Niels Bohr), DAWN JWST Archives

Các thiên hà đứng yên đặc biệt phổ biến trong các thiên hà lớn nhất, thường có hình elip. Những thiên hà này thường mất nhiều thời gian để hình thành, đầu tiên tích lũy một số lượng lớn các cụm sao và sau đó sự hình thành sao dừng lại. Tuy nhiên, chính xác điều gì đã gây ra sự tuyệt chủng của các thiên hà vẫn là một trong những câu hỏi lớn nhất chưa được trả lời trong vật lý thiên văn.

"Việc tìm kiếm các thiên hà tĩnh lớn đầu tiên (MQG) trong vũ trụ sơ khai là rất quan trọng vì nó tiết lộ các cơ chế mà chúng có thể đã hình thành", Pascal Oesch, phó giáo sư tại Khoa Thiên văn học tại Khoa Khoa học tại Đại học Geneva và là đồng tác giả của bài báo cho biết. Do đó, việc tìm kiếm một hệ thống như vậy đã là mục tiêu chính của các nhà thiên văn học trong nhiều năm.

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。

Trong JWST Cycle 2, Dự án Diện rộng RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey), một trong những dự án lớn nhất do châu Âu dẫn đầu về nghiên cứu ngoài thiên hà bằng cách sử dụng thiết bị NIRSpec, đã có được các quan sát quang phổ của hàng ngàn thiên hà, bao gồm hàng trăm nguồn mới được phát hiện từ dữ liệu hình ảnh JWST trước đó.

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。

Cuối cùng, kích thước vật lý của RUBIES-UDS-QG-z5 là nhỏ, chỉ khoảng 0 năm ánh sáng, có nghĩa là mật độ khối lượng sao cao, có thể so sánh với mật độ trung tâm cao nhất được quan sát thấy trong các thiên hà tĩnh (z ~ 0-0) với dịch chuyển đỏ thấp hơn một chút. Những thiên hà này có khả năng tiến hóa thành hạt nhân của các thiên hà hình elip lâu đời nhất và lớn nhất trong vũ trụ địa phương.

"Lần đầu tiên, việc phát hiện ra RUBIES-UDS-QG-z7 cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng trung tâm của một số thiên hà hình elip khổng lồ gần đó có thể đã tồn tại sớm nhất là vài trăm triệu năm đầu tiên của vũ trụ", Anna de Graaff, nhà nghiên cứu chính của dự án RUBIES, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Thiên văn học Max Planck ở Heidelberg, và là tác giả thứ hai của bài báo kết luận.

編譯自/ScitechDaily