宇宙中的第一代星系平

各位老铁们好，相信很多人对宇宙中的第一代星系平都不是特别的了解，因此呢，今天就来为大家分享下关于宇宙中的第一代星系平以及的问题知识，还望可以帮助大家，解决大家的一些困惑，下面一起来看看吧！

通常，大型星系需要足够长的时间来积累质量，并且其灭绝也是一个逐步的过程。然而，最近天文学家发现了一些在宇宙早期（Carnall等，2024年）中存在的一些熄灭的星系，它们比我们所知道的大多数星系更快，更强烈。在宇宙只有10亿年龄的时候，这些星系就形成了1000亿倍的太阳。如果您仔细观察他们的成长历史，您会发现大多数恒星都在数万年内形成（图2）。在此期间，每年在星系中产生的恒星质量约为400-1,000个太阳。这些星系的熄灭过程甚至更快。从Pang Bo的脱口秀节目中借了一句话，以描述这些庞然大物的短暂而光荣的生活：“快乐，快乐，快乐，然后死亡。”因为该过程太快了，图2中的文章直接在标题中写道：“太多，太年轻，太快了？”。翻译是：您成长太多，匆匆忙忙，死亡太快了吗？

图2，年轻宇宙中熄灭星系的恒星形成历史。左图显示了随着宇宙年龄（下轴）和红移（上轴）的变化的恒星形成速率，每种颜色代表观察到的星系。可以看出，每个星系的恒星形成速率都在很短的时间内集中。右侧的图片对应于每个星系的质量增长过程。 Carnall等人的图像。 2024。

这些星系在很小的时候就取得了增长成就，从那时起，是迄今为止发现的最古老的巨大灭绝星系，并且可能是自宇宙诞生以来迅速“撒谎”的第一批巨大星系。他们的形成机制无疑已成为研究中的热门话题。在过去的一年中，有数十篇文章讨论：它们如何成长和外出？生长和灭绝的速度是否超出了银河进化论的限制？

在当前的银河发展理论中，早期的宇宙能否形成质量为1000亿倍太阳的星系？一种直接的方法是使用数值模拟检查。数值仿真方法依赖于星系形成和演变的理论，并使用超级计算机来模拟小宇宙中物质分布的变化。这个小的模拟宇宙可以告诉我们宇宙这一部分的每一刻可能发生什么以及在当今银河进化论框架下可能发生的天体。如果在模拟宇宙中不存在的天体在实际观察中不存在，或者发现与模拟相反的现象，则意味着我们的理论中可能存在问题。

图3，数值模拟可以预测星系与红移（宇宙年龄，红移越大对应于年轻的宇宙）的灭绝比的演变。该图显示，当红移约为4.5时，盖亚模型中约有5的超质量星系（厚红色实线）已经熄灭（宇宙的年龄约为14亿年）。在TNG模拟中，超大质量星系（红色虚线）的灭绝时间是红移4（宇宙的年龄约为16亿年）。 Xie等人的图像。 2024。

在上面的两个模拟/模型中，当宇宙年龄不到10亿年时，没有发现大量熄灭星系。这里有很多可能的原因。可能仅仅是因为这个星系极为罕见，并且恰好在模拟的小宇宙中出现，我们需要更大的模拟框和更高的时间分辨率来模拟早期宇宙。第二个原因是我们当前的物理模型需要改进。我们目前对星系进化中多个物理过程的理解主要来自低红移（与我们最近）宇宙的观察数据，而年轻宇宙中的某些极端环境可能超出了我们现有的理解。另外，观察本身存在某些错误。如果考虑了观察误差，则模拟和观察结果将更加接近（De Lucia等，2024，Wang等，2024）。

图4，超大黑洞积聚的艺术图像并产生流出。来自chatgpt的图像。有关银河流出对星系的影响，请参阅《当星系挥动翅膀-星系际外流》。

关于“平坦”这些星系的过程，有些人认为这些星系由于短期暴饮暴食而耗尽了财产，仅导致饥饿。另外，短期的大量恒星形成触发了大量的超新星爆炸，从而分散了本来可以用来形成恒星的周围气体。更多观点表明，活性星系核的反馈机制应起主要作用。活性星系核是由银河系中心的超质量黑洞产生的高度活性星系的核心。当超级质量的黑洞迅速吞噬周围的气体时，它会释放大量能量，从而导致高速射流（图4），加热和分散形成恒星所需的原始气体。在最近的工作中，我们进行了一项简单的测试，以关闭Gaea模型中超级黑洞的喷射，以及早期宇宙中灭火星系的比例几乎下降到0（比较图3中的点蓝点和固体蓝线）。这直接证明，至少在Gaea模型中，由超级质量黑洞积聚引发的喷射是熄灭大型星系的最有效方法。

这些星系在平坦后将如何发展？也许我发呆，在垂死的疾病中再咬了几口，或者也许在夜晚看不见，保持沉默。这将是另一个故事，下次将写。

参考：

[1] Carnall，A。C。等人，Arxiv:2405.02242

[2] Xie，lizhi;等，2024，APJ，966，2

[3] De Lucia，Gabriella；等，2024，aa，687，68

[4]王，陶；等。 ARXIV:2403.02399