星系是如何在宇宙的網(wǎng)中成長的？

來源：桑間濮上網(wǎng) 編輯：時(shí)尚時(shí)間：2025-12-03 23:30:42

一幅插圖顯示了一個(gè)被宇宙氣體塵埃網(wǎng)困住的星系。（圖片來源:uux.cn/Robert Lea（與canva共同創(chuàng)作））
（神秘的何宇地球uux.cn）據(jù)生活科學(xué)（羅伯特·李）：就像被困在蜘蛛網(wǎng)里會(huì)徹底改變一只蒼蠅的生活一樣，被困在廣闊宇宙網(wǎng)中的網(wǎng)中鎮(zhèn)江模特包夜（電話微信189-4469-7302）提供一二線城市可以真實(shí)可靠快速安排90分鐘到達(dá)星系也會(huì)發(fā)生巨大而不可逆轉(zhuǎn)的變化。
現(xiàn)在，成長堪薩斯大學(xué)的星系科學(xué)家們正致力于更好地了解星系團(tuán)在穿越不同環(huán)境的宇宙網(wǎng)絡(luò)時(shí)形成的機(jī)制。
堪薩斯大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)教授格雷戈里·魯?shù)履峥苏陬I(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作，何宇包括在計(jì)算機(jī)模擬中重建宇宙網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)中然后研究星系在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)時(shí)的成長氣體含量和恒星形成特性。這項(xiàng)工作將使用來自DESI遺產(chǎn)調(diào)查、星系廣域紅外調(diào)查探測器（WISE）和美國國家航空航天局星系演化探測器（GALEX）的何宇鎮(zhèn)江模特包夜（電話微信189-4469-7302）提供一二線城市可以真實(shí)可靠快速安排90分鐘到達(dá)約14000個(gè)星系的圖像；該小組將利用錫耶納的0.7米平面波望遠(yuǎn)鏡收集更多的觀測數(shù)據(jù)。
魯?shù)履峥嗽谝环萋暶髦姓f:“這個(gè)項(xiàng)目的網(wǎng)中主要目標(biāo)是理解環(huán)境因素對(duì)星系轉(zhuǎn)變的影響。”“在宇宙中，成長星系分布不均勻，星系密度不一。何宇這些星系聚集成由數(shù)百至數(shù)千個(gè)星系組成的網(wǎng)中大星系團(tuán)，以及由數(shù)十至數(shù)百個(gè)星系組成的較小星系團(tuán)。”
魯?shù)履峥酥赋觯窍悼梢猿纱鼗虺扇海蛘咚鼈兛赡芫幼≡谟钪嬷懈铝ⅰ⒚芏雀偷膮^(qū)域，稱為“場”。
盡管之前模擬宇宙網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部星系的研究將星系團(tuán)和星系群與單獨(dú)的星系進(jìn)行了比較，但他們忽略了連接星系團(tuán)的氣體、塵埃和恒星的細(xì)長絲狀結(jié)構(gòu)。
Rudnick和他的同事將這條宇宙高速公路考慮在內(nèi)，專注于星系遇到的絲狀環(huán)境，星系最初是如何被引導(dǎo)成分組和星團(tuán)的，以及絲狀體如何影響它們的演化。
星系是如何在宇宙的網(wǎng)中成長的？

嵌有氣體和塵埃細(xì)絲的星系的計(jì)算機(jī)模擬截圖。（圖片來源:uux.cn/Yannick Bahé）
魯?shù)履峥苏f:“星系沿著一條路徑進(jìn)入這些細(xì)絲，在發(fā)展成群體和星團(tuán)之前首次經(jīng)歷了密集的環(huán)境。”“研究細(xì)絲中的星系使我們能夠研究星系與致密環(huán)境的最初相遇。“
魯?shù)履峥搜a(bǔ)充說，大多數(shù)進(jìn)入星系團(tuán)“城市中心”的星系都是沿著宇宙網(wǎng)絡(luò)“超級(jí)高速公路”進(jìn)入的，少數(shù)星系走“鄉(xiāng)村路線”進(jìn)入星系團(tuán)和星系團(tuán)，而不會(huì)與周圍環(huán)境產(chǎn)生太多互動(dòng)。
魯?shù)履峥苏f:“細(xì)絲類似于州際公路，而這些通往密集地區(qū)的少有人走的路線類似于在堪薩斯州的鄉(xiāng)村道路上行駛以進(jìn)入城市界限。”“星系可以以細(xì)絲形式存在，也可以像串珠子一樣成組存在于細(xì)絲中。事實(shí)上，宇宙中的大多數(shù)星系都存在于群體中。”
該團(tuán)隊(duì)希望，通過這種模擬，有可能深入了解環(huán)境對(duì)星系的影響，并解碼星系在最常見的細(xì)絲和星系群中的行為。
誕生恒星的被困星系
KU團(tuán)隊(duì)所做工作的一個(gè)關(guān)鍵方面是評(píng)估宇宙網(wǎng)狀細(xì)絲的條件如何影響超密度袋中氣體的處理，科學(xué)家稱之為“重子循環(huán)”。
因?yàn)楹阈鞘窃谶^于密集的氣體和塵埃團(tuán)坍塌時(shí)誕生的，重子循環(huán)的中斷可以促進(jìn)或阻礙恒星的形成，從而增加或減緩星系的增長。
“星系之間的空間含有氣體。事實(shí)上，宇宙中的大多數(shù)原子都在這種氣體中，而這種氣體可以吸積到星系上，”魯?shù)履峥苏f。“這種星系間氣體經(jīng)歷了轉(zhuǎn)變?yōu)楹阈堑倪^程，盡管這一過程的效率相對(duì)較低，只有一小部分有助于恒星的形成。大部分以大風(fēng)的形式排出。”
其中一些風(fēng)成為從星系吹回太空的外流物，而其他風(fēng)吹物質(zhì)回落到其起源星系，被吸積并最終作為重子循環(huán)的一部分被回收。
星系是如何在宇宙的網(wǎng)中成長的？

昴宿星團(tuán):由氣體和塵埃細(xì)絲連接的星系的集合。（圖片來源:uux.cn/蓋蒂圖片社）
魯?shù)履峥私忉屨f:“星系可以被概念化為重子處理引擎，從星系間介質(zhì)中吸取氣體，并將其中一部分轉(zhuǎn)化為恒星。”“恒星會(huì)變成超新星，產(chǎn)生更重的元素。部分氣體被吹出到太空中，形成銀河噴泉，最終落回銀河系。”
當(dāng)星系遇到宇宙網(wǎng)中的致密環(huán)境時(shí)，它們可以通過主動(dòng)從星系中剝離氣體或剝奪其未來的氣體供應(yīng)來改變其內(nèi)部壓力并擾亂重子循環(huán)。
這導(dǎo)致位于星團(tuán)中心的銀河系恒星工廠，由于其原始的恒星誕生物質(zhì)被冷卻而緩慢停止。
魯?shù)履峥苏f:“這種破壞影響了星系對(duì)氣體的吸收和排出，導(dǎo)致它們恒星形成過程的改變。”“雖然恒星形成可能會(huì)暫時(shí)增加，但幾乎在所有情況下，最終都會(huì)導(dǎo)致恒星形成減少。”
該團(tuán)隊(duì)的模擬有望幫助科學(xué)家更好地理解重子循環(huán)，這是Astro2020十年調(diào)查中強(qiáng)調(diào)的未來十年的一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)主題。
該研究還將包括到2026年對(duì)堪薩斯州和新澤西州高中學(xué)生的科學(xué)推廣。這將包括為學(xué)校配備11臺(tái)MacBook Pros，以便學(xué)生參與研究項(xiàng)目。

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