发现迄今为止最遥远的星系风调节恒星形成

在距离地球120亿光年的星系中，首次探测到强大的分子“风”。德克萨斯大学奥斯汀分校天文学家Justin Spilker的研究揭示了最早星系是如何调节恒星的诞生以避免自身爆炸，这项研究将发表在9月7日的《科学》上。星系是复杂而混乱的野兽，外流和风是它们形成和演化的关键部分控制着生长能力。银河系和仙女座等一些星系的恒星诞生速度相对较慢，而且是经过测量，每年大约会有一颗新恒星诞生。其他星系，被称为星爆星系，每年会形成数百甚至数千颗恒星，然而这种疯狂的速度不可能无限期地维持下去。

博科园-科学科普：为了避免在短暂的辉煌中燃烧殆尽，一些星系通过喷射（至少是暂时）大量的气体进入膨胀的晕体来抑制失控恒星诞生，在这些晕体中，气体要么完全逃逸，要么慢慢地落回星系中，引发未来恒星形成的爆发。然而到目前为止，天文学家还无法直接观察到早期宇宙中这些强大的流出物，在早期宇宙中，这种机制对于防止星系膨胀过快至关重要。斯比克与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)的观测首次表明，在宇宙只有10亿年历史的星系中，存在着强大的由分子构成银河风。

这一结果为早期宇宙中的某些星系如何能够自我调节它们的生长以使它们能够在宇宙时间内继续形成恒星提供了洞见。天文学家已经在附近的星爆星系中观测到了同样大小、速度和质量的风，但是阿尔玛的新观测是在早期宇宙中所见过最遥远明确的流出物。这个被称为SPT2319-55的星系距离地球超过120亿光年，是由美国国家科学基金会的南极望远镜发现。ALMA借助一个由另一个星系提供的引力透镜，在地球和SPT2319-55之间的视线范围内几乎完全相同的情况下，能够在如此遥远的距离上观察到这个物体。

阿尔玛在引力透镜的帮助下，从一个宇宙只有10亿年历史的星系中拍摄到流出物，即“风”。ALMA图像(圆圈呼叫)显示了羟基(OH)分子的位置。这些分子追踪著正在逃离星系的恒星形成气体的位置，这些气体是由超新星或黑洞驱动的“风”驱动。背景星场(布兰科望远镜暗能量观测)显示了星系的位置。遥远星系的圆形双叶形状是由于星系间宇宙放大效应造成的畸变造成。图片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Spilker/UT-Austin; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; AURA/NSF

引力透镜（由重力引起光的弯曲）放大了背景星系，使其看起来更亮，这使得天文学家能够比以往更细致地观察它。天文学家们使用专门的计算机程序来解读引力透镜效应，以重建一个更遥远天体的精确图像。这张由透镜辅助拍摄的图片显示了一股强大的恒星形成气体气流，以每秒近800公里的速度从星系中喷射出来。而不是持续的和风，风以离散的团块飞驰而去，带走恒星形成的气体，就像星系将气体转化为新恒星一样快。流出物是通过一种叫做羟基(OH)的分子的毫米波波长特征检测出来，这种分子看起来像一条吸收线：本质上，是星系明亮红外光中OH指纹的阴影。

从活跃恒星形成星系中流出的分子气体艺术图。图片：NRAO/AUI/NSF, D. Berry

研究人员指出，分子风是星系自我调节其生长的有效方式。这些风可能是由所有超新星爆炸的共同作用引起，这些爆炸伴随着快速而巨大的恒星形成，或者是由于星系中的一些气体落在其中心的超大质量黑洞时释放出强大的能量。到目前为止只观察到一个星系的距离如此之远，但我们想知道像这样的风是否也存在于其他星系中，看看它们有多普遍。如果它们基本上出现在每个星系，我们知道分子风是无处不在的，也是星系自我调节生长的一种非常普遍方式，项研究发表在《科学》(Science)上

博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Science》｜研究/来自：德克萨斯大学奥斯汀分校，DOI: 10.1126/science.aap8900

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