IT之家 4 月 27 日消息，星系的消亡從來都不是一個(gè)溫和的過程。星系內(nèi)部曾源源不斷孕育出億萬顆恒星的造星工廠，會(huì)驟然停擺。這并非緩慢的衰亡，而是一場(chǎng)突如其來、極具戲劇性的關(guān)停，天文學(xué)家將這種現(xiàn)象稱為快速熄火。

這類現(xiàn)象存在于我們所說的后星暴星系之中，它們承載著宇宙間最引人入勝、卻往往被忽視的演化故事。對(duì)天文學(xué)家而言，這類星系就如同宇宙案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)：它們不久前剛經(jīng)歷過一場(chǎng)規(guī)模浩大的恒星形成爆發(fā)，宛如一場(chǎng)盛大的宇宙狂歡，如今卻幾乎不再有新的恒星誕生。這就好比走進(jìn)一間舞廳，音樂戛然而止，燈火驟然熄滅，人群倉促散去。這般景象不禁讓人疑惑：為何轉(zhuǎn)瞬之間只剩一片沉寂？星系中的恒星孕育活動(dòng)又為何消失得如此之快？

難題在于，后星暴星系十分稀少，在所有星系中的占比不足 1%。數(shù)量的稀缺給相關(guān)研究帶來了極大阻礙。早期天文學(xué)家依靠光學(xué)波段觀測(cè)，重點(diǎn)分析熾熱年輕的 A 型恒星產(chǎn)生的強(qiáng)吸收譜線，同時(shí)結(jié)合無明顯恒星形成活動(dòng)發(fā)射譜線的特征來識(shí)別這類星系。但這套多年前建立的觀測(cè)方法，時(shí)常會(huì)遺漏大量后星暴星系，導(dǎo)致我們對(duì)這類天體的認(rèn)知始終殘缺不全。

想要真正弄清星系為何會(huì)突然停止造星，首先就要明白恒星形成的本源原料：氣體，準(zhǔn)確來說是冷氣體。恒星不會(huì)憑空誕生，它們形成于致密、低溫的氫分子云之中。一旦星系耗盡這類分子氣體，或是氣體結(jié)構(gòu)被擾亂、無法匯聚凝聚，恒星形成活動(dòng)便會(huì)隨之停止。

據(jù)IT之家了解，此前針對(duì)這類處于演化過渡期的奇特星系的研究雜亂無章：各研究采用的篩選標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、觀測(cè)靈敏度存在差異，且研究樣本規(guī)模往往過小，始終無法形成清晰、統(tǒng)一的認(rèn)知。各類研究結(jié)論相互矛盾，始終拼湊不出完整的宇宙演化真相。甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為，部分星系即便仍飽含氣體，也無法孕育新恒星，這讓研究恒星誕生機(jī)制的科學(xué)家們百思不得其解。

不過，另有研究發(fā)現(xiàn)，許多看似氣體充足、卻陷入沉寂的星系，其實(shí)仍在孕育恒星，只是恒星形成活動(dòng)被厚重的塵埃云遮蔽，在光學(xué)觀測(cè)中顯得“隱匿不可見”�？上攵�，過往的觀測(cè)圖景模糊不清，也讓我們?cè)谛窍笛莼恼J(rèn)知上留下了巨大空白。

而 EMBERS I 研究的出現(xiàn)，堪稱一場(chǎng)精妙絕倫的天文探案工作。該研究由維多利亞大學(xué)的本?F?拉斯穆森領(lǐng)銜，來自空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所、圣安德魯斯大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科研人員共同參與。團(tuán)隊(duì)決定從多維度、全方位著手破解這一科學(xué)難題，首次對(duì)大樣本、精準(zhǔn)篩選的后星暴星系開展統(tǒng)一的原子氣體與分子氣體普查觀測(cè)。這好比多年來僅憑一張模糊照片辦案，如今終于集齊了完整的刑偵取證團(tuán)隊(duì)。

研究團(tuán)隊(duì)首先從斯隆數(shù)字巡天數(shù)據(jù)庫中篩選出 114 個(gè)候選星系，依據(jù)恒星質(zhì)量和距離進(jìn)行精細(xì)甄別。隨后便是漫長(zhǎng)而艱巨的觀測(cè)工作。為探測(cè)氫原子氣體 —— 這類更為彌散、溫度更低的氣體，是未來恒星形成最初的廣闊儲(chǔ)備源，團(tuán)隊(duì)借助中國 500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST，也被稱為中國天眼）的超強(qiáng)觀測(cè)能力。這口直徑達(dá) 500 米的巨型拋物面射電天線，十分適合捕捉遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的微弱信號(hào)。

但真正作為造星原料的是氫分子，而氫分子很難被直接觀測(cè)到。因此天文學(xué)家會(huì)借助可靠的示蹤物：一氧化碳（CO）�？梢园岩谎趸伎醋鞣肿釉频臒熿F報(bào)警器：只要探測(cè)到一氧化碳，就大概率存在隨時(shí)會(huì)坍縮、孕育恒星的氫分子云。為精準(zhǔn)測(cè)量一氧化碳的輻射信號(hào)，拉斯穆森團(tuán)隊(duì)依托西班牙毫米波射電天文研究所 30 米望遠(yuǎn)鏡，累計(jì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)高達(dá) 188.9 小時(shí)，分四次完成觀測(cè)立項(xiàng)。無數(shù)個(gè)日夜，科研人員堅(jiān)守天文臺(tái)凝望深空。團(tuán)隊(duì)全新完成 52 組觀測(cè)，再結(jié)合 9 組存檔觀測(cè)數(shù)據(jù)，最終構(gòu)建起包含 61 個(gè)星系的研究樣本庫。

研究取得了關(guān)鍵性發(fā)現(xiàn)：平均而言，相較于仍在活躍孕育恒星的前身星系，后星暴星系的氫分子氣體含量確實(shí)顯著枯竭。其分子氣體儲(chǔ)量，比同等恒星質(zhì)量、仍持續(xù)造星的星系少 3 至 6 成。這有力印證了一個(gè)核心結(jié)論：星系快速熄火的關(guān)鍵原因，就是耗盡了孕育恒星的氣體原料。

通俗來講，這場(chǎng)宇宙造星盛宴落幕，只因星系的“能量補(bǔ)給站”徹底空了。

但故事的精彩與復(fù)雜之處還不止于此。并非所有后星暴星系都徹底耗盡了氣體。研究發(fā)現(xiàn)，這類星系的冷氣體儲(chǔ)備呈現(xiàn)出極大的差異性。部分星系即便經(jīng)歷了劇烈的恒星形成驟停，其分子氣體占恒星總質(zhì)量的比例，最低僅有 2%，最高探測(cè)值竟可達(dá) 250%。

由此可見，雖然從整體平均水平來看，后星暴星系普遍缺乏造星氣體，但個(gè)體演化軌跡卻千差萬別。這一差異性對(duì)研究星系演化有著重大意義：星系快速熄火并非只有單一成因。對(duì)部分星系而言，熄火或許不可逆，因氣體大量流失，恒星形成活動(dòng)徹底終結(jié)；而另一些仍保留大量氣體的星系，則存在令人期待的復(fù)蘇可能 —— 有望迎來演化的第二階段，恒星形成活動(dòng)或再度重啟（即便只是暫時(shí)現(xiàn)象），這類星系只是短暫休眠，而非永久消亡。