星係不會永遠成長。在某些時候，即使是最能生育的恆星 星系 開始放慢速度，然後停滯不前，然後進入長期安靜的退休狀態。天文學家很早就知道這種轉變，但我們還沒有一個純粹的物理解釋來解釋為什麼它會發生以及為什麼它會在特定的質量尺度上發生。
或者 新紙 由韓國高等研究院的 Preetish Mishra 領導的國際科學家團隊提出了一個明確且可測試的建議：星系生長減慢是由於星系周圍穩定的熱氣體雲的誕生引起的，並且該雲以非常特定的質量形成：大約為 10^12.5 個太陽質量。超過這個閾值，星係就不再是高效的恆星工廠，無論它們手邊有多少原料。
問題是：什麼是關鍵？
為了進行此計算，該團隊使用了 Horizon Run 5 模擬，這是有史以來最大的宇宙學模擬之一。它捕獲了大約 1 千兆秒差距的虛擬宇宙切片，模擬了氣體、重力、恆星形成、超新星和 大爆炸後的超大質量黑洞 直到今天，研究人員可以追蹤單一星系的整個歷史。米甚拉和同事選擇了大約 20,000 個質量最大的中央星系，並研究了它們在宇宙時間內發生的情況。
他們追蹤的主要數量是恆星與總質量的比率。它衡量一個星系的整個質量預算的多寡（星星氣體、暗物質、黑洞，所有東西）實際上最終都被鎖在了恆星中。將其視為星系的恆星形成效率比。
研究小組發現，這個比率在總質量介於太陽質量 10^12.4 到 10^12.7 之間的星系中達到高峰。低於這個範圍，星系將氣體變成恆星的速度與氣體進入恆星的速度大致相同。除此之外，它們的速度也減慢了三倍多。該峰值就是臨界質量。
米甚拉關於星系停止生長的理論是，達到引力平衡的熱氣體暈的形成。隨著星系的生長，落入其中的氣體會因衝擊而加熱。在某種程度上，氣體冷卻得足夠快，可以繼續下雨並促進新恆星的形成。
超過臨界質量，光暈變得足夠稠密和熱，足以抵抗重力數十億年。氣體無法再快冷卻而落入其中，星系的燃料供應突然被切斷。它繼續吞噬暗物質並爬入衛星星系，但真正形成恆星的冷氣體卻不再到達。
該論文還排除了一種相互競爭的解釋。一個自然的假設是，超過臨界質量的星系只是因為超新星和超新星的流出而失去了更多的正常物質。 活動星系核。研究小組透過計算每個星系的重子預算中有多少仍然與系統綁定來直接檢查這一點。結果差異不超過 30%。這沒什麼，但並不能解釋恆星形成效率下降三倍的因素。關鍵的變化是在輸入端，而不是輸出端。
有一些注意事項值得注意。 Horizon Run 5 是一個模擬，而不是望遠鏡，其結果取決於用於模擬恆星形成的子網格的物理特性， 超新星和 黑洞 反應。作者進行了敏感性測試，基本結果成立，但臨界質量標度的確切數值可能會隨著這些配方的改進而改變。
分析也僅限於 10^10.8 個太陽質量以上的星系，以確保每個星係都有足夠的模擬粒子進行可靠解析。較小的星係是另一個模擬的故事。
這項工作的令人滿意之處在於它將著名的觀測模型與單一的特定物理機制聯繫起來。超過一定質量的星係不僅會消亡，而且會因為它們的熱氣體暈變得自我維持而消亡。這種說法可以根據未來對星系團和暖熱星系際介質的調查進行檢驗, 星系之間的氣體和塵埃。
一旦民調開始，我們就會知道他們的答案是否正確。
