作者：约翰娜·L·米勒
编译：纯珍
图片来源：NASA/ESA/Katherine E. Whitaker (UMass)/Joseph DePasquale (STScI)
并非所有的恒星都生而平等。最重的主序星质量是太阳的 10 倍以上，是明亮、炽热和蓝色的，它们会在短短 300 万年内燃烧殆尽。在连续体的另一端，小于太阳质量十分之一的恒星温度更低、更红，预期寿命为数千亿年。
在银河系以外的星系中，单个恒星距离太远而无法分辨，但它们的整体光谱记录了它们的母星系包含的恒星种类。其中有一个谜：在附近质量最大的星系中，几乎没有一个发出蓝光。不仅这些星系的炽热、快速燃烧的恒星都自行熄灭了，而且还没有形成新的恒星来取代它们的位置。事实上，星系几乎没有形成新的恒星。
这些星系是如何变得如此静止——或者更通俗地说，“红色和死亡”？为了找到答案，研究人员正在努力追踪自大爆炸以来 140 亿年间恒星形成关闭的历史。
遥远星系的光需要数十亿年才能到达地球，这些光为了解很久以前宇宙中发生的事情提供了一个窗口。然而，星系距离越远，它在天空中显得越小，望远镜所能收集到的光就越少，这对我们来说是一个挑战。有一种解决方案是通过叠加许多相似星系的光谱来构建有用的信号。然而，这种方法有可能掩盖任何星系间的多样性。
所述REQUIEM协作（简称“解决静态增大平面星系”）利用了不同的策略。由马萨诸塞大学阿默斯特分校的 Katherine Whitaker 和哥本哈根 Niels Bohr 研究所的 Sune Toft 共同领导，该团队试图利用引力透镜的信号增强效应：如果一个遥远的星系直接位于一个巨大的前景物体后面，它的光可能会弯曲，从而使更多的光到达地球。毫无疑问，这种配置很少见。但通过长达十年的搜索，REQUIEM 研究人员确定了 10 个遥远的静止星系，它们被引力透镜放大了 30 倍。
现在，Whitaker及其同事从智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列 (ALMA) 获得了其中六个星系的补充数据。波长为 1.3 毫米的 ALMA 信号不是来自星系的恒星，而是来自它们的星际尘埃。尘埃代表了它们的分子氢气的含量，这是恒星形成的必要成分。
ALMA 的数据显示，六个星系中有四个没有可探测到的尘埃，而在其他两个星系中探测到微乎其微的尘埃。该图显示了来自 ALMA 和哈勃太空望远镜的 REQUIEM 目标之一的合成图像。透镜星系是画面中心的弯曲物体。ALMA 信号以紫色显示，仅从视野中的其他物体发出。
REQUIEM 星系的历史可以追溯到 95 亿到 115 亿年前，在那个时代，周围应该有大量的 H 2气体供星系吸积并形成恒星。事实上，同一时期的非静止星系通常含有H 2质量的质量分数在 50% 以上。
结果既提供了整洁的答案，也提供了一个凌乱的问题。早期的静止星系——或者至少是 REQUIEM 研究的六个星系——因为它们缺乏 H 2而停止形成恒星。但是气体去哪儿了？是不是只是用完了没有补充？它是从银河系中被喷射出来的吗？或者它是否被某种能源（例如超大质量黑洞）加热成原子或电离形式，不再能够形成恒星？不同星系的机制有可能不同吗？
REQUIEM 研究人员正在继续收集其他波长的目标星系的数据并使用其他望远镜——其中一个目标计划由即将发射的詹姆斯韦伯太空望远镜成像——希望更好地了解如何星系耗尽了气体。（KE Whitaker 等，Nature 597 , 485, 2021。）
