詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）观测到一群大质量星系，它们位于大约110亿光年之外，由于受到超大质量黑洞的影响而停止了生长。星系团通常被称为宇宙中的 "大城市"，由已经停止形成恒星并完成生长的巨大椭圆星系组成。
尽管进行了大量研究，但恒星形成停止背后的确切机制仍不确定。
在一项开创性的研究中，研究人员利用詹姆斯-韦伯太空望远镜研究了现代星系团的前身。 他们的观测结果突显了超大质量黑洞在抑制恒星形成方面的作用，从而使这些星系能够演化成今天宇宙中看到的大质量椭圆结构。
了解星系是如何形成和成长的是天体物理学的一个重点。 在宇宙的密集区域，比如星系团，巨型椭圆星系占据着主导地位。 这些巨大而古老的星系由老恒星组成。 虽然科学家们仍在争论这些星系是如何停止形成新恒星的，但一种主要理论认为超大质量黑洞（SMBH）在其中扮演了关键角色。通过释放强大的能量，超大质量黑洞可以抑制恒星形成所需的气体供应，从而可能导致我们今天观测到的巨椭圆星系的形成。
图 1. 詹姆斯-韦伯望远镜近红外相机的研究结果清楚地表明，有超大质量黑洞活动星系核反馈的大质量星系恒星形成率较低。 图片来源：早稻田大学 Rhythm Shimakawa
为了探索这个想法，一个国际研究小组研究了蜘蛛网原星团中的大质量星系，这个星系团位于110亿光年之外（图1）。 研究小组利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的数据，对这些遥远的星系进行了前所未有的详细研究。 该研究小组由日本早稻田大学的岛川韵副教授领导，成员包括日本国立天文台的小山勇成博士、日本东北大学的儿玉忠之教授、赫尔穆特-丹纳鲍尔博士以及西班牙加那利天文研究所和拉古纳大学的J.M.佩雷斯-马丁内斯博士等。
他们的研究成果于 2024 年 12 月 18 日发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）杂志上。
图 2. 研究小组观测到一个大约 110 亿光年前的星系团，它是我们今天看到的星系团的祖先之一。 在4微米左右的近红外波段，JWST近红外相机的空间分辨率比以前的望远镜高出10倍，帮助研究人员实现了这一创举。 图片来源：早稻田大学的 Rhythm Shimakawa
研究小组通过安装在 JWST 上的近红外照相机成功地获得了高分辨率的氢重组线图，这些氢重组线表明了恒星形成和 SMBH 的活动。 详细分析显示，SMBH活跃的大质量星系没有恒星形成的迹象，这意味着它们的成长受到了SMBH的严重阻碍（图3）。 这些结果支持了理论预测，即巨椭圆星系的形成与过去的 SMBH 活动有关。
图 3. 研究小组调查了巨椭圆星系的形成地点。 结果他们发现，在大约 20 个大质量星系中，约有一半的星系的恒星形成与 SMBH 活动同时受到抑制。 资料来源：早稻田大学 Rhythm Shimakawa
"我们的团队利用斯巴鲁望远镜和其他设施对蜘蛛网原星团进行了长达十多年的研究。 利用新的 JWST 数据，我们现在能够'回答'我们在理解和预测星系形成方面积累的问题了，"Shimakawa 博士说。 他进一步补充说："这项研究标志着我们在拓展对天体中SMBH和星系共同演化的理解方面迈出了重要一步。"
编译自/ScitechDaily