研究人員發現向大型早期星系供養的冷氣氣管道

為了誕生，星系需要穩定的冷氣體來進行重力崩潰（gravitational collapse）。星系越大，凝聚和生長所需要的冷氣體就越多。

在早期宇宙中發現的大量星系需要大量的冷氣體，儲存的氣體總量是我們太陽質量的一千億倍。但是，當這些早期超大型星系由更熱的環境所包圍，它們從那裡得到這麼多的冷氣體呢？

在一項以愛荷華大學為首的新硏究，天文學家直接觀測到證據這些氣體提供早期大規模星系，他們發現在早期大規模星系的暗物質暈中刺穿熱氣的冷氣體管道，為該星系提供形成恆星的物質。

大約二十年前，從事模擬工作的物理學家認為，在宇宙早期，宇宙細絲將冷氣體和呈結點狀的胚胎狀星系運送到暗物質光環，然後它們全部聚集成塊，形成龐大的星系。理論認為，細絲將需要窄且密集地填充冷氣體，以避免受到周圍較熱的大氣剝離。

但是該理論缺乏直接證據。在這項研究中，科學家研究一個氣態區域，該氣態區域圍繞著一個巨大的星系，該星系在宇宙存在約二十五億年之時形成的。星系以前未研究過，花了五年的時間，通過它的紅移，確定它的確實位置和距離。該團隊使用阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列射電望遠鏡，因為目標星系的環境周圍有大量塵土飛揚，只能在電磁波譜的亞毫米範圍內看到。

愛荷華州物理與天文學系副教授傅海說：「這是原型，這是我們檢測到正在送入非常龐大星系的暈圈流的第一個案例。根據我們的觀察，這些冷氣體流可以在大約十億年時間裡填滿儲存庫，這比我們所觀測到星系形成的時間短得多。」

最關重要的是，研究人員找到兩個背景類星體，它們投影到目標星系的角距從地球上看向彼此靠得很接更。由於這種獨特的構造，類星體的光穿透前景星系的暈氣，留下化學指紋，證實冷氣流的存在。

這些化學指紋顯示，氣流中的氣體含有低濃度的重元素，例如鋁，碳，鐵和鎂。由於這些元素是在恆星仍然發光時形成，並在恆星死亡時釋放到周圍的介質中，因此研究人員確定冷氣流必須從外部流入，而不是從製造星系本身中排出。

傅海表示：「在我們調查的七萬個星爆星系中，這是唯一的一個與兩個類星體相關聯的星體，兩個類星體足夠靠近以探測光暈氣體。而且，兩個類星體都投射在星系的同一側，因此它們的光可以在兩個不同的角距離處被同一冷氣體流阻擋。因此，我感到非常幸運，大自然為我們提供這個機會，可以在青春期發現這條通向星系心臟的主要動脈。」

【圖、文：節譯自愛荷華大學2021年2月24日新聞公佈】