科学家发现被黑洞“千刀万剐”而早逝的星系

天文学家发现宇宙初期一个已经死亡的年轻星系，它因为受到超大质量黑洞“千刀万剐”般的折磨，最终“英年早逝”。这是迄今发现最古老的死亡星系之一。

英国剑桥大学（University of Cambridge）在1月12日发布的新闻稿中指出，在一项由该校主导的研究中，研究人员利用詹姆斯‧韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）和阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）的资料，研究了早期宇宙中的一个星系——大约在宇宙大爆炸后30亿年。

这个星系被命名为GS-10578，但其昵称为帕布罗星系（Pablo’s galaxy）。对于宇宙的初期阶段而言，该星系的质量非常大，大约是太阳质量的2,000亿倍，而且它的大部分恒星形成于125亿至115亿年前。

GS-10578似乎“英年早逝”。尽管它还相当年轻，却停止了新恒星的形成，因为它几乎完全缺乏恒星形成所需的低温气体。

该星系中心的超大质量黑洞似乎是罪魁祸首。但这个星系并非死于灾难性的事件，而是遭受了“千刀万剐”般的折磨——此黑洞反复加热该星系内外的气体，阻止其补充新鲜气体，最终扼杀了恒星的形成。

研究人员利用ALMA对该星系进行了将近7个小时的观测，希望能侦测到一氧化碳——低温氢气的一种示踪剂，但却一无所获。

这项研究的主要报告撰写人、剑桥大学卡文迪什实验室（Cavendish Laboratory）和科维理宇宙学研究所（Kavli Institute for Cosmology）的研究人员舒尔茨（Jan Scholtz）表示，即便这是ALMA对这类星系进行的最深入观测之一，也几乎没有发现任何冷的气体残留。这表明该星系的消亡是一个缓慢的过程，而不是一次剧烈的打击。

与此同时，韦伯太空望远镜的光谱观测显示，该星系的超大质量黑洞喷发出强大的中性气流，速度高达每秒400公里，每年带走相当于60个太阳质量的气体。这些数据表明，该星系剩余的燃料在短短1,600万至2.2亿年内就被耗尽——远快于类似星系通常需要数十亿年的时间尺度。

经由重建星系的恒星形成历史，研究人员得出结论——该星系在演化过程中的气体净流入量为零。这意味着它从未补充过新鲜气体。黑洞似乎不是一次将所有气体吹走，而是通过多次循环加热或驱逐流入的物质，进而阻止了该星系的自我补充。

舒尔茨说：“你不需要一场大灾难来阻止星系形成恒星，只需要阻止新鲜燃料的流入即可。”

这项发现有助于解释韦伯太空望远镜在早期宇宙中观测到的大量巨大且看似异常古老的星系。在韦伯太空望远镜问世之前，这些星系闻所未闻。

舒尔茨说：“现在我们知道它们比我们想像的要普遍得多，而这种‘饥饿效应’或许可以解释它们为何‘英年早逝’。”

上述研究成果于1月12日发表在《自然?天文学》（Nature Astronomy）期刊上。