韦布空间望远镜捕捉到星系将自身星际燃料吹散的过程

天文学家捕捉到了一个星系"自我毁灭"的过程——他们观测到一道巨大的冷气体羽流正从一个年轻星系系统中喷射而出，该系统所处的时间节点仅在大爆炸后约11亿年。这一发现已于周二发表在《皇家天文学会月刊：快报》上，为现代天体物理学中一个长期悬而未决的谜题提供了清晰的解答：为何早期宇宙中如此众多的大质量星系似乎都骤然停止了恒星形成？

一个"活得快、死得早"的星系

这个名为 CRISTAL-02 的星系系统，借助詹姆斯·韦布空间望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）进行了观测。CRISTAL-02 并非一个稳定的单一星系，而是由多个正在形成恒星的团块组成的集合体，处于宇宙碰撞的最后阶段。其恒星形成速率约为每年 260 个太阳质量——大约是同质量星系在该时期预期速率的三倍。

然而，驱动其成长的剧烈活动，也正在为其命运埋下伏笔。观测发现，该星系延伸出一条长约 7000 光年的冷气体羽流，以约每秒 640 公里的速度向外扩散。这股外流每年带走的气体质量约为 520 个太阳质量——是新生恒星形成速率的两倍。

"这个星系拥有一股强劲的星风，其物质喷射速度是恒星形成速率的两倍，"来自墨尔本斯威本科技大学的第一作者 Rebecca Davies 博士说道。"如果这种高速的气体喷发持续下去，这个星系可能在不到 5000 万年后便走向消亡。"

超新星，而非黑洞

与此前观测到的由超大质量黑洞驱动的星系扼杀性外流不同，CRISTAL-02的星风似乎由超新星提供动力——这些超新星是星系并合触发星暴期间所形成的短寿命大质量恒星爆炸性死亡的产物。研究团队未发现任何正在活跃的黑洞驱动该外流的证据，但他们也无法排除早期曾发生过此类活动、而后逐渐平息的可能性。

研究人员将ALMA对冷物质的观测与韦布空间望远镜近红外光谱仪对较热电离气体的观测相结合，揭示了一股多相星风正以双锥形向外喷射，分布于星系盘的上下两侧。

一种普遍存在的宇宙现象

这一发现的意义可能远不止于单个星系。戴维斯指出，在这一宇宙时期，近一半的大质量星系正在经历重大合并，这表明该机制可能普遍存在。"CRISTAL-02为这些大质量星系'活得快、死得早'的谜题提供了一个自然合理的解答，"她说。

这项研究提供了一种基于物理学的解释，可替代那些更为奇异的假说——例如暗能量在早期宇宙中表现迥异的猜想。自2022年以来，詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）揭示了大量休眠早期星系的存在，而上述奇异假说正是为了解释这一令人惊讶的现象而提出的。