科幻小說《三體》中曾提及，“三體星系”被來歷不明的外星人攻擊，致星系死亡。小說中這個充滿想象力的設置，在天文學家那里可以演化成無數種理論及假說。目前，所有星系中約有一半死亡，星系是如何死亡的，科學家們認為其中最有可能的是“窒息而死”。爭論在于，窒息過程是瞬間發生的，還是緩慢發生的？近日，英國劍橋大學和愛丁堡皇家天文臺的研究人員在最新一期的《自然》雜志上，發表研究成果，回答了這個困擾天文學界的難題。他們的答案是：星系死于緩慢窒息。

　　“死亡星系”

　　約40億年間，星系“窒息而亡”

　　我們面對的第一個問題是，什么樣的星系叫作死亡星系？

　　正如人類需要氧氣才能呼吸，星系也需要氫氣、氦氣等氣體來維持生存。如果星系無法獲得這些必要氣體，星系則無法生成新恒星。停止產生新恒星的星系就被認定為是死亡星系。

　　天文學家們發現，年輕星系閃爍著溫度很高的藍光，晚年星系則閃爍著溫度較低的紅光。通過觀測星系的光芒，科學家們可以推測出哪些行星屬于已停止生成新恒星的死亡星系。整個宇宙星系中，紅色的、死亡的星系約占所有星系的一半。

　　北京天文館高級工程師寇文介紹，星系的出生過程與氣體緊密相關。恒星具有足夠的質量和熱量，對星體內的氫元素產生強大的壓縮作用。氫元素在壓縮作用過程中產生裂變反應，形成氦元素，氦元素再經過反應，產生出更高級的元素。此過程循環往復，最終產生出銅、鐵、金、銀等宇宙中存在的各種元素，并最終形成恒星。這可以說是天文學家們一致認同的“定論”。

　　一直以來，科學家都無法確定星系為何會失去生成恒星的能力，也無法回答星系死亡的具體過程。

　　能夠回答這些問題的線索，是天文學界此前提出的兩個假說。第一種假說是，在某種內力或外力作用下，維持星系生存的氣體突然間被從星系中吸走，導致星系瞬間死亡；另一種假說則是，某種內部機制阻礙了新的氣體供應，失去新的氣體補充，星系在“緩慢窒息”中逐步走向衰亡。

　　此前，天文學家們多傾向于前一種假說，認為星系是被黑洞等物質突然間吸空了冷氣體，導致星系瞬間死亡。不過，英國科學家此次的研究結果表明，星系死亡的原因很可能是第二種假說的情況，即星系在約40億年的緩慢時間里，逐漸“窒息”而死。

　　新線索

　　高含量金屬元素泄露死亡秘密

　　天文學家的這一最新結論建立在龐大的數據分析基礎之上。

　　此份研究報告主要作者、英國劍橋大學卡文迪什實驗所和卡弗里宇宙學研究所的天文學家彭英杰介紹，研究人員對超過2.6萬個位于銀河系附近，且平均體積相當的星系進行了金屬含量分析。而星系中的金屬物質是觀察恒星形成歷史的重要標記物。

　　根據天文學家推理，假如外部力量迅速吸光星系里生成新恒星所需的氣體，金屬元素含量在死亡前后就會是相等的。而假如星系死于緩慢窒息，氣體供應逐漸被阻絕，那么金屬元素含量在一定時期內就會繼續上升，直到氣體全部耗光，金屬元素含量的上升才會停止。

　　研究人員對比了活星系和死亡星系的金屬含量差別，以及這種差別所能反映的恒星年齡差異。他們發現，就一定的星體質量而言，死星系里的金屬元素含量大大高于仍在生成恒星的同等質量的活星系。這種情況更符合第二種假說，即“緩慢窒息”而死。研究報告還表明，一個星系窒息而死大約需要40億年。彭英杰表示，這是天文學界首次找到確切證據顯示星系如何死亡。

　　疑犯

　　黑洞吸走了星系的生命之源？

　　什么原因導致了星系的緩慢窒息？對此，天文學家也有兩種主要解釋。

　　其中之一與黑洞有關；還有一種與超新星爆炸有關，抑或二者兼有。

　　星系中存在著超大質量的黑洞。氣體需要達到一定的低溫和高密度，在引力作用下坍縮才能形成新的恒星，因此熾熱、低密度氣體必須能夠降低溫度，才能具備孕育新恒星的條件。這一降溫過程需要漫長的時間才能實現。而被黑洞吸附的氣體，在黑洞巨大的引力作用下溫度迅速升高，失去了孕育新恒星的機會。

　　另一種情況，則是大質量的恒星在其生命末期爆發，形成超新星。這一過程中產生強烈的沖擊波，將星系內的氣體像噴泉一樣噴射式地涌出星系。天文學家們觀測到，涌出星系的氣體會逐漸回落到星系周圍。但某些氣體在星系周圍停止了循環，無法重新進入星系，參與新恒星形成的過程。但對于超新星爆炸中的部分氣體，為何會停止循環，天文學家們還沒有得出確切的結論。

　　懸案

　　殺死星系的“真兇”仍然是謎

　　對天文學家的這些假說，寇文評價道，歸根結底它們還只是一些假說，關于星系的形成，還有太多未解之謎。

　　黑洞能否吸走星系中的氣體？寇文解釋，黑洞具有引力，通過這種巨大的引力作用來吸附一切物質，是黑洞最大的特質之一，從這一點來看，黑洞吸走了恒星所需的氣體是合理的。但問題是，關于黑洞的整個理論體系，本身就未被證實。“甚至黑洞是否存在，天文學界還有爭論。”

　　而恒星風暴中被沖出星系的氣體，由于星系的引力作用，最終仍然會逐漸落回星系周圍。為何這些氣體沒有繼續參加恒星的演化過程？天文學家們正嘗試通過電腦模擬來解釋星系中氣體的循環過程，從而解答這一問題。但目前還沒有任何模型能夠模擬成功。其中的一個問題是目前的模擬器還無法涵蓋星系演變的整個過程，更不要說包括爆炸的恒星與增長的黑洞等復雜交錯的物理現象。

　　關于星系謀殺的整個過程，現在我們知道了星系死于緩慢窒息，但是，到底是誰、用何種方式殺死了星系，仍然是未解之謎。科學家們預測，在未來十年內，也許會通過更先進的觀測設備，追蹤氣體從藍色變成紅色的神秘過程，進而找出星系死亡背后的“真兇”。(采寫/新京報記者 張婷)