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宇宙还正在制造新星系吗？

2024-07-14 11:12阅读：

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宇宙还正在制造新星系吗？
By Paul Sutter
published 14 hours ago
Galaxies
这是一个要解决的有趣问题，因为它让我们深挖星系形成的混乱的、复杂的、美丽的过程。
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宇宙还正在制造新星系吗？

两个被称为NGC 7733和
NGC 7734的棒旋星系正处在合并过程中。下星系有一个在它上臂顶的尘埃结，这标志着第三个星系伙伴。(Image credit: ESA/Hubble & NASA, J. Dalcanton, Dark Energy Survey/DOE/FNAL/NOIRLab/NSF/AURA; Acknowledgement: L. Shatz)
我们认为星系为古老的。我们自己的银河系形成于136亿年前，詹姆斯韦伯太空望远镜已经允许我们来窥视回到早期宇宙中的一些最早的星系。但星系今天仍在被诞生吗？
这是一个要解决的有趣问题，因为它让我们深挖星系形成的混乱的、复杂的、美丽的过程。让我们来观察这种可能性。
星系相当容易来识别。它们是大的恒星、气体和暗物质的集合。它们大体上彼此分明的；一个典型的星系大约有10万光年跨度，而星系之间的典型距离大约是100万光年。
有时，星系在星团内合并或一起聚集，但有少数例外，我们能大体上将一个星系与另一个星系分开。它们就像农村中的城镇一样：城镇之间的距离比城镇本身更大，因此容易来发现和定义它们。有时，城镇对彼此凸起相邻，有时，一个庞大的城市消耗它的邻居。但总的来说，一个城镇只是一个城镇。
然而，定义一个星系的开始是另一回事。星系在早期宇宙中通过一个渐进的一路追溯回到大爆炸的第一秒的过程中开始浮现。当时，比平均密度高的小口袋浮现了并在接下来的数亿年里稳定的成长。起初，只有暗物质可以涌入，因为常规物质正忙于被自身纠缠起来。但一旦暗物质的口袋生长的足够大，它们吸引进周围的常规物质。
随着常规则物质聚集了，它被压缩、破碎并给了第一批恒星光。这些原星系继续消耗更多的气体与邻居合并，并成长变成我们今天看到的完全形成的星系。
因此，以很多意义今天没有新的星系出现。建造它们的过程——作为密度中的微小差异或暗物质的初始聚集播种它们——已经完了并做好了，一个在古代宇宙中而且再也没有发生过的行为。在当今日子的宇宙中，不再有原星系——不再有正等待来压缩和创造一个新星系的气体云。
当到星系时我们看到的就是我们得到的。
第二个答案：是
但这只是来定义一个星系的起源的一种方式。我们还能观察另一个关键步骤：第一批恒星的出现。回到城市类比，有一个当一个城市第一次被规划时——它的轮廓被用边界标记和测量线定义——和第一批人什么时间开始搬进去之间的差异。
如果我们只集中在恒星形成上，我们看到这是一个持续的甚至延续到现代宇宙的过程。近年来，天文学家已经建立了一种叫恒星质量函数测量的详细了解。这是一个基本的人口统计，映射在每个星系中有多少恒星正在发光起来或者换句话说，在宇宙的不同纪元每个星系内恒星形成中有多少质量。
恒星构成一个星系质量的一个微小部分，剩下的成暗物质和随机气体团。然而，恒星使一个星系成为它是的，它们比任何其它星系成分远更容易来观测。
用跨宇宙已经采样的星系的新勘察，天文学家最近已经发现恒星质量函数正在跨这个板上升起来。这意味着比数十亿年前有过的现在有更多的小星系、中星系和大星系。
新的小星系不是来自在暗物质种子中的原星系的浮现，它们是已经存在的正开始恒星形成的物质的团块。另一方面，更大的星系主要是被更小星系的持续合并驱动。
它不会永远持续下去
因此，至少以一种重要的方式，随它们用新一轮恒星形成亮起来新的星系继续出现在宇宙场景上。它们一直都在那里，挂在那里数十亿年，但它们现在正使它们自己可访问的。这个过程是可行的，因为恒星形成是难以置信低效率的。在一个星系内的大部分气体将永远不会变成恒星，它能不用消耗太多物质进行很长时间，而且星系首位要开始能用一个真的很长时间。
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但悲惨的是，这个聚会不会永远持续下去。问题是不仅宇宙正在膨胀，而且它的膨胀正在加速——这种被称为暗能量的效应。尽管天文学家仍然不了解是什么驱动着暗能量，但他们能观测到它对宇宙的剩下的的影响：它正在将一切分散出去。
随着宇宙变老，物质来一起聚块来形成新的星系并推动恒星的持续形成越来越难。事实上，恒星形成的高峰期数十亿年已经过去。虽然新的星系继续亮起来，但浮现率正在降下来，每年越来越少的新星系出现。
我们还有很多的时间——星系将在未来数千亿年继续形成恒星——但在它持续的同时我们应该仍然享受这个聚会。

宇宙还正在制造新星系吗？


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