星系是如何在宇宙的網中成長的？
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一幅插圖顯示了一個被宇宙氣體塵埃網困住的星系。（圖片來源:uux.cn/Robert Lea（與canva共同創作））
（神秘的何宇地球uux.cn）據生活科學（羅伯特·李）：就像被困在蜘蛛網里會徹底改變一只蒼蠅的生活一樣，被困在廣闊宇宙網中的網中星系也會發生巨大而不可逆轉的變化。
現在，成長堪薩斯大學的星系科學家們正致力于更好地了解星系團在穿越不同環境的宇宙網絡時形成的機制。
堪薩斯大學物理學和天文學教授格雷戈里·魯德尼克正在領導這項工作，何宇包括在計算機模擬中重建宇宙網絡，網中然后研究星系在網絡中移動時的成長氣體含量和恒星形成特性。這項工作將使用來自DESI遺產調查、星系廣域紅外調查探測器（WISE）和美國國家航空航天局星系演化探測器（GALEX）的何宇約14000個星系的圖像；該小組將利用錫耶納的0.7米平面波望遠鏡收集更多的觀測數據。
魯德尼克在一份聲明中說:“這個項目的網中主要目標是理解環境因素對星系轉變的影響。”“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百至數千個星系組成的網中大星系團，以及由數十至數百個星系組成的較小星系團。”
魯德尼克指出，星系可以成簇或成群，或者它們可能居住在宇宙中更孤立、密度更低的區域，稱為“場”。
盡管之前模擬宇宙網絡和內部星系的研究將星系團和星系群與單獨的星系進行了比較，但他們忽略了連接星系團的氣體、塵埃和恒星的細長絲狀結構。
Rudnick和他的同事將這條宇宙高速公路考慮在內，專注于星系遇到的絲狀環境，星系最初是如何被引導成分組和星團的，以及絲狀體如何影響它們的演化。
嵌有氣體和塵埃細絲的星系的計算機模擬截圖。（圖片來源:uux.cn/Yannick Bahé）
魯德尼克說:“星系沿著一條路徑進入這些細絲，在發展成群體和星團之前首次經歷了密集的環境。”“研究細絲中的星系使我們能夠研究星系與致密環境的最初相遇。“
魯德尼克補充說，大多數進入星系團“城市中心”的星系都是沿著宇宙網絡“超級高速公路”進入的，少數星系走“鄉村路線”進入星系團和星系團，而不會與周圍環境產生太多互動。
魯德尼克說:“細絲類似于州際公路，而這些通往密集地區的少有人走的路線類似于在堪薩斯州的鄉村道路上行駛以進入城市界限。”“星系可以以細絲形式存在，也可以像串珠子一樣成組存在于細絲中。事實上，宇宙中的大多數星系都存在于群體中。”
該團隊希望，通過這種模擬，有可能深入了解環境對星系的影響，并解碼星系在最常見的細絲和星系群中的行為。
誕生恒星的被困星系
KU團隊所做工作的一個關鍵方面是評估宇宙網狀細絲的條件如何影響超密度袋中氣體的處理，科學家稱之為“重子循環”。
因為恒星是在過于密集的氣體和塵埃團坍塌時誕生的，重子循環的中斷可以促進或阻礙恒星的形成，從而增加或減緩星系的增長。
“星系之間的空間含有氣體。事實上，宇宙中的大多數原子都在這種氣體中，而這種氣體可以吸積到星系上，”魯德尼克說。“這種星系間氣體經歷了轉變為恒星的過程，盡管這一過程的效率相對較低，只有一小部分有助于恒星的形成。大部分以大風的形式排出。”
其中一些風成為從星系吹回太空的外流物，而其他風吹物質回落到其起源星系，被吸積并最終作為重子循環的一部分被回收。
昴宿星團:由氣體和塵埃細絲連接的星系的集合。（圖片來源:uux.cn/蓋蒂圖片社）
魯德尼克解釋說:“星系可以被概念化為重子處理引擎，從星系間介質中吸取氣體，并將其中一部分轉化為恒星。”“恒星會變成超新星，產生更重的元素。部分氣體被吹出到太空中，形成銀河噴泉，最終落回銀河系。”
當星系遇到宇宙網中的致密環境時，它們可以通過主動從星系中剝離氣體或剝奪其未來的氣體供應來改變其內部壓力并擾亂重子循環。
這導致位于星團中心的銀河系恒星工廠，由于其原始的恒星誕生物質被冷卻而緩慢停止。
魯德尼克說:“這種破壞影響了星系對氣體的吸收和排出，導致它們恒星形成過程的改變。”“雖然恒星形成可能會暫時增加，但幾乎在所有情況下，最終都會導致恒星形成減少。”
該團隊的模擬有望幫助科學家更好地理解重子循環，這是Astro2020十年調查中強調的未來十年的一個關鍵科學主題。
該研究還將包括到2026年對堪薩斯州和新澤西州高中學生的科學推廣。這將包括為學校配備11臺MacBook Pros，以便學生參與研究項目。