宇宙冷气管道被发现为早期大规模星系供养

以爱荷华大学为首的研究人员提供了直接的观测证据，即早期宇宙中的大型星系是由冷气管道供食的，尽管周围环境较热，这些气体仍然幸存下来，并允许这些星系形成恒星。

为了诞生，星系需要稳定的冷气体饮食来进行重力坍塌。银河系越大，凝聚和生长所需要的冷气体就越多。

在早期宇宙中发现的大量星系需要大量的冷气体-储存的气体总量是我们太阳质量的1000亿倍。

但是，当这些早期的超大型星系被更热的环境所包围时，它们又从哪里得到这么多的冷气体呢？

在一项新的研究中，以爱荷华大学为首的天文学家报告了直接的，观测到的证据，他们认为这些气体提供了这些早期的大规模星系。他们发现了在早期大规模星系的暗物质晕中刺穿热气的冷气管道，为该星系提供了形成恒星的物质。

大约二十年前，从事模拟工作的物理学家认为，在宇宙早期，宇宙细丝将冷气体和呈结点状的胚胎状星系运送到暗物质光环，在此它们全部聚集成团，形成了庞大的星系。该理论认为，长丝需要很窄，并用冷气体密集地填充，以免被周围较热的大气剥落。

但是该理论缺乏直接的证据。在这项研究中，科学家研究了围绕巨大星系形成的气态区域，该星系是在宇宙存在约25亿年或仅占其当前年龄的20％时形成的。该星系以前未被研究过，因此该团队花了五年的时间来确定其确切的位置和距离（通过其红移）。该团队需要一个装备特殊的天文台，即“阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列”，因为目标星系的环境尘土飞扬，只能在电磁波谱的亚毫米范围内看到。

爱荷华州物理与天文学系副教授，该研究的首席作者和通讯作者海夫说：“这是原型，这是我们检测到正在送入非常庞大的星系的晕圈流的第一种情况。”“根据我们的观察，这些水流可以在大约十亿年的时间里填满水库，这比我们所观测到的时代对银河系可用的时间短得多。”

至关重要的是，研究人员找到了两个背景类星体，它们被投影到目标星系的角距离很近，就像木星和土星的运动如何使它们在去年12月的大合相期间从地球上看向彼此靠得更近。由于这种独特的构造，类星体的光穿透了前景星系的光晕气体，留下了化学“指纹”，从而确认了冷气流的存在。

这些化学指纹表明，气流中的气体含有低浓度的重元素，例如铝，碳，铁和镁。由于这些元素是在恒星仍然发光时形成的，并在恒星死亡时释放到周围的介质中，因此研究人员确定，冷气流必须从外部流入，而不是从造星星系本身中排出。

“在我们调查的7万个星爆星系中，这是仅有的两个与两个类星体相关的星体，两个类星体都在附近，足以探测到晕气。而且，两个类星体都投射在银河系的同一侧，这样它们的光就可以在两个不同的角距离处被同一流阻挡。傅说。“所以，我感到非常幸运，大自然为我们提供了机会，可以在青春期发现这条通向星系心脏的主要动脉。”

这项研究是在2021年2月24日在天体物理学杂志上在线发表的，该研究的结果是在Z = 2.67的大型爆炸形星系周围长着贫金属的冷气体流。

参考：Hai Fu，R。Xue，JX Prochaska，A.Stockton，S.Ponnada，MW Lau6，A.Cooray和D.Naraayanan在2月21日在z = 2.67的大型爆炸形星系周围长的贫金属冷气体长流。 2021年，天体物理学杂志。DOI：
10.3847 / 1538-4357 / abdb32

该研究的合著者包括芮爱雪，他是爱荷华州的博士后研究员，现在是美国国家射电天文台的软件工程师。来自加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的Jason Prochaska；夏威夷檀香山大学的Alan Stockton；萨姆·波纳达（Sam Ponnada）于去年五月从爱荷华州毕业，是加州理工学院的研究生。来自加利福尼亚大学河滨分校的Marie Wingyee Lau；来自加利福尼亚大学欧文分校的Asantha Cooray；和来自佛罗里达大学的Desika Narayanan。

美国国家科学基金会资助了这项研究。