宇宙大爆炸后仅十亿年,就有一类星系活得又快又狠,然后又以惊人的速度熄火。天文学家给这种毁灭的力量取了个名字:“星系杀手风”。这大概是最具破坏力的宇宙天气,没有之一。

数据冲击是这样的:按照早期宇宙的模型,本来应该看到更多活蹦乱跳、猛造恒星的巨兽。可实际一看,到处都是庞大的“死亡”星系,安静得不像话。缺的那批星系去哪了?这个差异,自从2022年詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)让我们头一回看清早期宇宙时,就成了现代天体物理学的一大心结。

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过去试图解释这个谜团的理论五花八门。有的说法相当费劲儿,比如猜那时暗能量比现在的理论预测要强得多,以致于星系长得快、死得也快。但这次由澳大利亚斯威本科技大学团队领头的新研究,给出了一个简单得多的物理过程:压根不用改暗能量,全靠风。

这个结论发表在《皇家天文学会月刊:快报》上。利用JWST和阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)射电望远镜,研究团队对准了一个叫CRISTAL-02的目标。它不是一个单打独斗的星系,而是一群正在宇宙车祸最后阶段的星系,刚好处于急速成长期。

那里发生的事,极其暴烈。星系碰撞时,气体疯狂涌入中心,触发了一轮又一轮狂乱的恒星诞生爆发。CRISTAL-02的造星速度,比其他同等大小的星系快出一倍。但紧接着,死亡程序就启动了。

最大的那批恒星烧完,接着以超新星的形式炸掉。这场集体爆炸,会掀起巨大的物质外流——也就是那股“星系杀手风”。主导这项研究的丽贝卡·戴维斯博士打了个比方:“宇宙中的稠密区域就像非常活跃的城市。星系不断碰撞,经历狂热的造星爆发。但当最大质量的恒星燃尽并引爆超新星时,就会激发出强劲的风,把星系继续造星需要的所有气体燃料统统吹飞。”

JWST和ALMA联合的极高灵敏度观测,清晰拍到了证据。他们看到一股巨大的冷气体羽流,从CRISTAL-02向外延伸,长度几乎赶上星系本身。这恰恰是气体正被驱离星系的标志性痕迹。戴维斯博士补充道:“这个星系有一股强大的风,正在以两倍于其造星速度的速率抛出物质。”

这就是一个正在进行中的窒息过程。冷气体是孕育新恒星的原料,一旦被高速清场,星系便再无可能生出新的恒星,只能坐着等现有的星星一颗颗老去、死掉。团队估算,如果这种高速清除继续下去,这个星系在不到五千万年内就会彻底熄火。

更重要的是,CRISTAL-02可能并非孤例。戴维斯博士认为,其他星系很可能也面临相似的命运:先经历狂乱的造星爆发,随后在强大星风吹袭下走向死亡。她抛出了一个关键统计:“早期大质量星系中,几乎有一半都在和邻近的星系发生相互作用。这说明这大概率不是个例,而是一种普遍的宇宙现象。”

这样一来,早期宇宙里那些神秘巨无霸死亡星系,就拼上了合理的一块拼图。如果大量早期星系在碰撞、造星、被风吹干这个链条里循环,那么当初JWST看到的那些本不该死的星系尸体,也就说得通了。这套自毁流程,比修改暗能量理论要直接得多,而且已经在那个星系身上看到了实况直播。当然,下一步需要锁定更多处在同样状态的目标,看看这是不是早期宇宙大星系的标准终局。