哈勃發現年輕的「死亡星系」，星系演化理論面臨挑戰

它未老先衰，卻是為何？

Dream Is Collapsing

Inception (Music from the Motion Picture)

Hans Zimmer

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藝術家描繪的MACS2129-1星系（下）。它既年輕，卻又即將死去。圖中將其和銀河系（上）作了比較。雖然它的質量比銀河系大三倍，大小卻只有後者的一半。MACS2129-1的自轉速度也極快，是銀河系的兩倍以上。銀河系的色澤偏藍，因為其內部存在著許多產星區；而MACS2129-1卻已經老去，不再有新的恆星補充，整體呈黃色。NASA / ESA

大自然為我們提供了許多高級鏡頭。哈勃太空望遠鏡最近利用這些高級鏡頭又獲得了一個令人驚嘆的發現。天文學家在大爆炸發生後僅幾十億年的早期宇宙中，首次發現了一個看上去小巧，實則擁有巨大質量的星系。這個星系的自轉非常快，且呈圓盤狀，而最令人驚訝的是，它已經是一個即將死亡的星系。其內部已經不再有新的恆星誕生。

這一發現使得當前的大質量星系形成演化理論面臨挑戰。

天文學家原本期待能夠在這個星系內看到星系融合導致的無序狀態，恆星理應是在這樣的環境中產生的。但結果卻發現這些恆星都存在於穩定的扁平盤面中。

如同一台大自然的望遠鏡，前景星系團放大增亮並扭曲了背景星系MACS2129-1的影像。頂端和中間方框內的是被引力透鏡扭曲放大的星系影像，而底部方框內是經過重建的星系影像，接近於星系真正的形態。星系色澤偏紅的原因就是紅移。NASA / ESA

這是人類第一次獲得最早一批「死亡星系」的直接觀測證據。所謂「死亡星系」，就是指那些不再有新恆星形成的星系。星系通常都是以某種方式從銀河系般的盤狀朝著今天我們所見的巨型橢圓星系演化的。

這一發現之所以令人驚訝，是因為通常是橢圓星系含有大批衰老恆星，而旋渦星系多含年輕的藍星。因此這些早期的死亡盤狀星系中至少有一部分可能經過了程度較大的改頭換面。它們在逐漸演化成橢圓星系的過程中，不僅在結構上發生了改變，其中的恆星運動方式也發生了改變。

這一發現迫使天文學家從宇宙角度來反思早期星系衰亡的方式，以及它們是如何演變成今天的橢圓星系的。也許早期的死亡星系實際上就是圓盤形的。

此前對這些遙遠死亡星系的研究表示它們的結構可能和它們終將變成的橢圓星系相似。要對這一理論假設進行確認需要有更多更強大的太空望遠鏡才行。而通過對引力透鏡現象的利用，哈勃看到了這些死亡星系中心的樣子。

這個遙遠的星系質量是銀河系的三倍，但規模卻只有一半。ESO甚大望遠鏡陣列的自轉速度測定結果表明，這個盤狀星系的自轉速度是銀河系的兩倍以上。

為何這個星系不再有新的恆星形成仍是個謎。也許是因為它有一個活躍的星系核。隱藏在那裡的超大質量黑洞噴出巨大的能量，導致星系中的氣體變熱或被逐出星系，使得那裡變得不再適合孕育恆星。也有可能是因為有寒冷的氣體流湧入星系，它們因被快速壓縮而升溫，導致星系中的氣體無法冷卻成適合恆星誕生的星雲。

而這些年輕的大質量盤狀星系又是如何演變成今天我們所見的橢圓星系的呢？答案可能在於融合。大批小型伴星系，會從不同的角度和方向融入星系，星系內恆星的軌道因此變得不再規律。

這一發現發表在6月22日的《自然》雜誌上。

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