与 JWST 合作的天文学家发现了一个他们没有寻找过的矮星系。 它距离我们大约 9800 万光年,没有邻居,并且位于其他星系图像的背景中。 这个孤立的星系缺乏恒星形成活动,这对于孤立的矮星来说是非常不寻常的。
根据大量的观测,大多数孤立的矮星系都会形成恒星。 这个有什么不同呢?
JWST 的 PEARLS(主要河外再电离和透镜科学区域)观测计划旨在了解星系聚集、活动星系核 (AGN) 生长和初光的时代。 作为其工作的一部分,它观测了一个名为 CLG1212 的星系团。 这个孤立的矮星系,名为 PEARLSDG,是偶然发现的。
这一发现发表在《天体物理学杂志快报》上的新研究中。 它的标题是“珍珠:一个潜在孤立的静止矮星系,其红巨星分支距离为 30 Mpc。” 主要作者是亚利桑那州立大学助理研究科学家蒂姆·卡尔顿 (Tim Carleton)。
矮星系所含的恒星比我们银河系等星系少得多。 没有人确定银河系中到底有多少颗恒星。 但合理的估计表明这一数字约为 4000 亿。 相比之下,像 PEARLSDG 这样的矮星系包含多达约 1 亿颗恒星。
除了缺乏恒星形成之外,PEARLSDG 的不同寻常还有另一个原因。 JWST 能够识别个人红巨星分支 (RGB) 恒星在矮星系中,因为恒星在 JWST 观测到的波长下是明亮的。 对于 JWST 来说,它几乎看不到恒星,因此 PEARLSDG 是我们可以看到单个恒星的最遥远的星系之一。
能够看到单个红巨星分支(RGB)恒星使得研究矮星系变得更加容易。 RGB 恒星具有特定的固有亮度,这意味着这一发现背后的天文学家可以测量星系的距离:大约 9800 万光年远。
他们还可以测量恒星的年龄,表明 PEARLSDG 恒星群体更古老。 如果它仍在形成恒星,那么有些恒星会年轻得多。
研究人员写道,矮星系至少有十亿年没有形成恒星了。 部分证据是银河系缺乏紫外线能量。 年轻的恒星会发出强大的紫外线,而 PEARLSDG 仅显示出低水平的紫外线辐射。
研究人员解释说:“与它的低紫外线发射水平和光谱中缺乏发射线相一致,我们发现它的 sSFR 非常低,这表明它的恒星形成在 1 多年前就停止了。”
当星系停止形成恒星时,它被称为静止星系。 在静止的星系中,用于恒星形成的气体供应已经停止。 它通常是由另一个邻近星系与静止星系相互作用以阻止恒星形成引起的。 不知何故,这种相互作用从静止的星系中剥离了气体或扰乱了气体的流动。
但 PEARLSDG 没有近邻。
“除了相对少数的情况外,这些类型的孤立的静止矮星系以前从未真正被发现过。鉴于我们目前对星系演化的理解,它们实际上并不存在,因此我们看到这个物体的事实有助于我们改进我们的理论星系的形成,”主要作者卡尔顿说。
“一般来说,单独存在的矮星系正在继续形成新的恒星。”
与其他星系的相互作用可能会导致淬灭潮汐剥离。 其他环境影响也可以如此冲压压力剥离和勒死。 但还有其他原因,尽管天文学家仍在努力了解它们。
研究人员表示:“然而,最近对大量超扩散星系的观察促进了内部猝灭机制的发展,例如强反馈。” 在强烈的反馈下,来自最大和最亮恒星的强大能量可以吹走新恒星形成所需的气体。
尽管 PEARLSDG 没有近邻,但作者对他们的结论持谨慎态度。
“无论如何,我们不能完全排除过去与其他星系的相互作用可能影响其形成历史,”他们写道。 “然而,PEARLSDG 的退行速度和光度距离与它在哈勃流中的情况一致,并且没有潮汐相互作用的可见特征。”
随着宇宙的膨胀,哈勃流使星系彼此远离。 尽管膨胀,一些星系仍然相互作用,甚至合并,因为其他力作用于它们。 但没有任何迹象表明有任何东西与矮星系发生了相互作用,从而抑制了其恒星的形成。
当星系彼此相互作用时,潮汐力会扭曲它们的形状,并可能产生气体、尘埃和恒星的尾巴和流。 但 PEARLSDG 没有表现出这些症状。 这是一个相当不起眼、形状正常的矮星系。
这样的发现让天文学家停下来重新考虑他们的星系演化模型。 但 JWST 很可能会发现更多孤立且静止的矮星系。 随着观察的越多,事情就会变得更加清晰,最终会有一个解释。
“需要对 PEARLSDG 的恒星形成历史以及 PEARLSDG 相对于其周围环境的动力学进行更详细的分析,以进一步了解其形成历史,但这一发现表明,许多孤立的静止星系正在等待识别,而 JWST 已经发现了这种可能性。这样做的工具,”研究人员写道。
但就目前而言,这只是宇宙中又一个谜团。