星系的“熄灭时间”被破解，越松散的星系，熄灭时间越晚

我们的银河系早在一百多亿年前就形成了，是宇宙中一个非常古老的星系。直到今天，它仍在继续形成新的恒星。

宇宙中的大部分星系都是这样的。随着老恒星的死亡，新的恒星形成，就像一代又一代。然而，恒星的形成并不总是那么快，星系迟早会暂停甚至完全停止它们的生长过程。届时，整个星系也将进入倒计时，逐渐归于沉寂，科学家称之为星系灭绝。

科学家多年来一直在研究星系熄火的方式和过程。但直到今天，仍有许多问题科学家难以解释。我们只知道，大约在100亿年前，我们的宇宙正处于如火如荼的状态，星系中恒星的形成速度达到了顶峰，因此科学家们将这一时期称为宇宙正午。至于SFR何时可以归零，以及在此过程中会发生什么，仍然是个谜。

澳大利亚ARC3D全天体物理学卓越中心AnshuGupta博士向我们介绍：大约100亿年前，大质量星系的恒星形成率达到了顶峰。接下来，在星系中心超大质量黑洞等因素的作用下，星系中的气体迅速升温，恒星形成的速度开始下降。

在宇宙正午时期，星系逐渐形成了我们今天看到的一些典型特征，比如明显的螺旋状和凸起的星系结构的中心。也是在同一时期，一些其他种类的星系开始出现在宇宙中，它们实际上开始走出去。

科学家指出，宇宙中午确实是星系极其活跃的时期。不仅恒星的形成率很高，而且星系中心的超大质量黑洞也异常活跃。它们不断地吞噬着，膨胀着，越来越大，从而吸收了更多的气体。气体聚集在黑洞周围并迅速升温。这对于想要诞生的新恒星来说可不是什么好消息，因为它们的坍缩需要冷气体，而这种热气体会阻止新恒星的形成。

当然，超大质量黑洞的体积虽然确实惊人，但与整个星系相比还是有些力不从心.如果超大质量黑洞所在的星系体积非常大，物质密度相对较低，恒星之间的距离也相对较大，那么黑洞的影响区域只会占据星系的一小部分。因此，这样的星系不太可能被超大质量黑洞消灭。

古普塔指出：“我们发现，在延伸出很远很远的星系中，物质并没有被加热到这么高的温度，黑洞的影响也没有那么惊人，所以恒星可以持续很长时间很久了。诞生了。”

正是出于对星系灭绝过程的好奇，古普塔带领他的团队进行了这方面的研究，并在《天体物理学杂志》上发表了他们的最新研究成果。在研究期间，他们使用名为IllustrisTNG的模型进行了模拟，以发现星系灭绝过程与星际空间大小之间的关系。

在这项研究中，Gupta等人。专注于银河盘。银盘是星系中位于银心之外的平坦区域，一般呈圆盘状，含有大量恒星、星际气体和尘埃。研究表明，如果星系盘比较松散，恒星之间的距离比较大，那么星系受超大质量黑洞的影响相对较小，也不太可能被熄灭。

古普塔说：“在星系盘的某些区域，恒星分布很广，也就是比较蓬松的区域，那里的气体温度比较低，所以在引力的作用下，坍缩可以继续形成新的恒星。在星系盘相对致密的星系中，气体升温极快，能量太大，无法很快凝结，所以在宇宙正午期结束时，这里的恒星形成过程就终止了。而在那些膨胀的星系盘中，这个过程可以持续到宇宙‘下午茶’时期。”

如上图所示，左边是一个普通的大质量星系，右边是TNG模拟中比较蓬松的星系。z代表红移值，也就是星系后退的速度，可以代表星系离我们的距离，也就是星系的年龄。结果表明，普通大质量星系的中位恒星尺寸在z~2.5处变化，而膨胀星系的恒星尺寸在z~2和4之间增加。

模拟显示，在z处只有36%的观测膨胀星系=1部分熄灭。相比之下，69%的正常星系都熄灭了。在z介于2和4之间的正常大质量星系中，恒星的大小不会显着增加。在相同距离的膨胀星系中，其内部恒星的质量在此期间几乎翻了一番。

这项研究之所以能取得这样的成绩，也是因为有了IllustrisTNG模型。该模拟由德国和美国科学家联合开发，可以从时空模拟宇宙，分析一系列天体物理过程。

正是利用这个模型，研究人员确定了星系盘的大小与恒星形成率之间的关系。而在未来，我们可以对任何一个星系进行这样的观测和模拟分析，来判断它什么时候熄灭。

以我们的银河系为例，它是一个相对膨胀的星系，也是在宇宙正午期之后成熟的。即便如此，它在当时也不是很大，只有今天质量的1/10左右。随后，周围的大量星系与银河系相撞，两方融合在一起，使我们的银河系成为星系中的巨无霸。时至今日，银河系中仍在形成大量恒星。

让我们谈谈整个宇宙。宇宙不仅过了中午、下午，甚至到了晚上。至于宇宙之夜，还有很长的路要走。但可以肯定的是，宇宙发展的步伐已经放缓，这个“黑夜”正在向我们走来。