JWST捕捉星系吹走自身恒星燃料

天文学家首次直接观测到星系正在“吹走自己”的过程——一个年轻星系系统喷出大量冷气体，其速度比内部恒星形成还快两倍。研究结果发表于《皇家天文学会月刊：快报》，为现代天体物理学中一个长期谜题提供了简洁答案：为何早期宇宙中那么多大质量星系会突然停止形成恒星。

星系活得太快，死得太早

该星系系统名为CRISTAL-02，由詹姆斯·韦伯太空望远镜和ALMA（阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列）联合观测。CRISTAL-02并非一个稳定的单一星系，而是宇宙碰撞最后阶段中多个正在孕育恒星的团块集合，每年约形成260个太阳质量的恒星——比同等质量星系在同等宇宙年龄下的预期速度快三倍。

但正是这种暴力生长速度，也决定了它的命运。观测显示，一股冷气体羽流从星系延伸约7000光年，以大约640公里/秒的速度向外运动。这股外流每秒带走约520个太阳质量的物质——是恒星诞生速度的两倍。

“该星系拥有一股强大的风，排出的物质速度是恒星形成速度的两倍，”论文第一作者、墨尔本斯威本科技大学的蕾贝卡·戴维斯博士说。“如果这种快速喷发持续下去，该星系可能在不到5000万年内‘死亡’。”

超新星而非黑洞

与之前观测到的由超大质量黑洞驱动的星系杀手风不同，CRISTAL-02的风似乎由超新星驱动——这些短命大质量恒星在合并触发的恒星爆发中形成并爆炸死亡。研究团队未发现当前活跃黑洞驱动外流的证据，但无法排除更早时期曾有过此类活动。

研究人员结合了ALMA观测的冷物质数据和JWST近红外光谱仪观测的较热电离气体数据，揭示出一个多相风，以双锥形状从星系盘上下方喷出。

一种普遍的宇宙现象

这一发现可能不仅限于单个星系。戴维斯指出，在这个时代，近一半的大质量星系正在进行主要合并，暗示这种机制可能很常见。“CRISTAL-02为理解这些大质量星系为何活得太快、死得太早提供了自然解释，”她说。

该研究还提供了一种基于物理学的替代方案，以取代一些更奇异的假说——例如暗能量在早期宇宙中行为不同——这些假说曾被用来解释JWST自2022年以来揭示的早期休眠星系的意外丰度。

相关链接：EurekAlert早期宇宙中发现星系杀手风