北京時間 11 月 16 日訊息，在一項新研究中，天文學家藉助阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）對鄰近宇宙進行了調查。這是有史以來針對星系團中造星燃料的最大規模的高解析度巡天觀測研究。但更重要的是，研究人員試圖解決天體物理學中一個爭論已久的謎題：是什麼在“扼殺”星系？這項研究提供了迄今為止最清晰的證據，表明太空中的極端環境對星系有重大影響，研究的結果將發表在近期的《天體物理學雜誌增刊》（The Astrophysical Journal Supplement Series）上。

▲“室女座環境一氧化碳追溯調查”（Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey，簡稱 VERTICO）專案觀測了室女座星系團 51 個星系的氣體層，發現該星系團中的極端環境正在剝奪星系形成恆星的燃料，從而“殺死”它們。在這張合成影象中，ALMA 對 VERTICO 星系分子氣體盤的無線電波長觀測影象被放大了 20 倍，它們疊加在室女座星系團內部熱等離子體的 X 射線影象上。

這項名為“室女座環境一氧化碳追溯調查”（Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey，簡稱 VERTICO）的研究專案，目的是更好地理解恆星的形成以及星系在宇宙中扮演的角色。“我們知道，星系正在被它們所處的環境殺死，但我們想知道為什麼，”研究論文的第一作者、加拿大國家研究委員會的 Plaskett 研究員託比・布朗說，“相比以往的任何研究，VERTICO 都更好地揭示了影響分子氣體的物理過程，以及它們如何決定星系的生死。”

星系是恆星的大型集合，它們的誕生、演變和死亡都受到它們在宇宙中的位置以及它們與周圍環境的相互作用的影響。數百到數千個星系會組成星系團，這是宇宙中最極端的環境之一，研究星系演化的科學家對星系團尤其感興趣。

室女座星系團是數千個星系的家園，是離銀河系所在的本星系團最近的大質量星系團。極大的尺寸和距離使室女座星系團相對易於研究，但該星系團也有其他有利於觀測的特徵。“室女座星團有點不尋常，因為它擁有的仍在形成恆星的星系相對較多，”加拿大麥克馬斯特大學教授、VERTICO 專案的聯合首席研究員克里斯汀・威爾遜說，“宇宙中的許多星系團都是由紅色星系主導的，幾乎沒有氣體和恆星形成。”

▲NGC 4567 和 NGC 4568 是室女座星系團數千個星系中的兩個，距離地球約 6500 萬光年。天文學家通過 VERTICO 專案觀測到，這兩個星系受到了極端物理過程的影響，而這些物理過程可能導致星系的死亡。在 ALMA 的合成射電資料中，這些星系的氣體顯示為紅色/橙色，而在哈勃太空望遠鏡的光學資料中，恆星顯示為白色/藍色。

VERTICO 專案以高解析度觀測了室女座星系團 51 個星系的氣體庫，揭示了一個非常極端的環境，可以阻止整個星系形成恆星。這一過程被稱為“星系猝滅”。在天文學中，猝滅指一個星系失去冷氣體，從而強烈抑制恆星形成的過程。有研究顯示，活躍的超大質量黑洞可能驅動了這一過程。在星系顏色-星等圖中，一個常見的演化路徑是從一個有很多恆星形成的藍色螺旋星系開始，其內部的新黑洞可能開始快速增長，但不知何故使星系猝滅，星系相對快速地通過“綠谷”，最後變得更紅。

在新研究中，天文學家揭示了星系猝滅的可能機制。託比・布朗說：“室女座星系團是近域宇宙中最極端的區域，充滿了溫度高達上百萬度的等離子體，星系的執行速度極高，而且星系和周圍環境之間發生著激烈的相互作用；這裡是星系的‘退休村’，也堪稱星系墳場。”他還補充道，VERTICO 專案揭示了氣體剝離如何阻礙或停止宇宙中最重要的物理過程之一：恆星的形成。

▲螺旋星系 NGC 4254 是室女座星系團中數千個受到極端物理過程影響的星系之一。ALMA 的射電影象中，可以看到這個星系的分子氣體呈紅色/橙色；在哈勃太空望遠鏡的光學影象中，該星系的恆星呈白色/藍色。

“氣體剝離是最壯觀和最劇烈的外部機制之一，可以阻止星系中的恆星形成，”布朗說，“當星系以極快的速度穿過星系團中的熱等離子體時，就會發生氣體剝離，大量的冷氣體分子會從星系中剝離，就像被一把巨大的宇宙掃帚掃走一樣。VERTICO 的觀測具有極高的精細質量，使我們能夠更清楚地看到並理解這種機制。”

該專案得到了 ALMA 的 6 波段接收器的幫助，該接收器具有較高的靈敏度和解析度，同時能夠減少所需的觀測時間。這反過來又有助於大量資料的收集，而這些資料中可能包含了某些線索，能夠幫助天文學家解決環境如何影響星系以及星系如何死亡的謎題。克里斯汀・威爾遜說：“多年來，關於星系團環境是否影響，以及如何影響星系中的分子氣體，這些環境又如何導致它們的死亡，一直有許多值得探討的問題。我們仍有工作要做，但我相信 VERTICO 將一勞永逸地回答這些問題。”