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XMM-2599是一个在宇宙形成早期就存在的星系 ， 它在138亿-120亿年前之间某个时间就停止膨胀 ， 120亿年前就已经死亡 ， 而在118亿年前其质量就有3000亿个太阳的质量 。 XMM-2599以每年生长1000个太阳质量的速度连续生长了5亿年 ， 达到了如此大的质量 。 数字模型预测了这种超大质量星系的存在 ， 但它认为这种星系应该还在活跃地形成恒星 。
天文学家发现了一个给早期宇宙模型带来麻烦的巨型星系 。
在宇宙只有18亿岁时 ， XMM-2599星系就已经是个“巨人”了 。 不过 ， 那时它也“死掉了” 。
在138亿年前（宇宙大爆炸）到120亿年前的这段时间里 ， 这个星系在强烈的恒星形成活动（星暴）中迅速膨胀 ， 然后完全停了下来 。
上图为三类星系 。 左侧为大质量有尘埃遮蔽的活跃星系 ， 中间为不活跃的红星系 ， 右侧为蓝致密星系 。 图源：NRAO/AUI/NSF/B. Saxton; NASA/ESA/R. Foley; NASA/StScI加州大学河滨分校物理学家及天文学家本杰明·福勒斯特说道：“实际上在宇宙20亿岁时 ， 这个星系就已经产生了超过3000亿个太阳质量的恒星 ， 这也让它成为了一个超大质量星系 。 ”
“更显著地 ， 根据我们的分析表明 ， 在宇宙还不到10亿岁时 ， XMM-2599星系十分‘狂热’地产生了大部分恒星（与它沉寂前的恒星数量相比） ， 并且仅在宇宙18亿岁时就没那么活跃了” ， 福勒斯特继续说道 。
上图为哈勃望远镜观测的NGC1569核心区附近的星暴活动 。 图源：Wikipedia很长一段时间 ， 天文学家都认为巨型星系是不能在早期宇宙中形成的 。 随着科技的进步 ， 我们变得能更好地窥视遥远的时空 ， 因此许多理论假设都受到了挑战 。
根据现有的宇宙学模型 ， 早期宇宙中充斥着大量物质 ， 并且它们不应该有时间生长 。 不过数值模型可以对类似XMM-2599大质量星系的存在做出解释 。
但有什么东西能够如此迅速地膨胀然后就突然停止呢？这又是另一件怪事！
事实上 ， XMM-2599并不是第一个“怪胎” 。 若干年前 ， 天文学家发现了一个大质量星系ZF-COSMOS-20115 。 它曾有过恒星诞生 ， 不过在宇宙17亿岁时突然停止了 。 不过 ， ZF-COSMOS-20115“只有”1700亿太阳质量 ， 仅是XMM-2599的一半多 。
加州大学河滨分校物理学家及天文学家吉莉安·威尔逊说道：“在这一时期 ， 很少有已经停止恒星诞生的星系 ， 像XMM-2599这样大质量的更是没有 。 ”
“仅是像XMM-2599这样超大质量星系的存在就足以挑战现有的数值模型 。 虽然在这个时期如此大质量的星系非常罕见 ， 模型也确实预测到了它们 ， 不过 ， 模型显示它们仍有活跃的恒星形成活动 ， 这是与观测不一致的地方 。 ”
“XMM-2599如此引人注目、非同寻常且令人惊奇的原因就在于 ， 可能由于停止获取燃料或者中心黑洞变得活跃 ， 它之中不再有恒星诞生了 。 我们的研究结果要求对早期宇宙星系中的恒星形成模型予以修正 。 ”上图为星系中心超大质量黑洞吸积物质的艺术设想图 。 黑洞的活跃与否会影响星系整体的恒星形成率 。 图源：Wikipedia
基于对该星系的光谱观测 ， 研究团队能拼凑出XMM-2599的恒星形成历史 。 为了变得如此之大 ， 它必须在大约持续5亿年的星暴活动高峰期中每年新生1000个太阳质量的恒星 。
目前银河系的恒星形成率大约为每年3~4个太阳质量 。
如上图 ， 通过绘制放射性元素铝26的银河系分布图 ， 科学家可以确定银河系每年的恒星形成与死亡数目 。 图源：MPE Garching/Roland Diehl尽管XMM-2599的峰值恒星形成率很高 ， 不过这相对它很长的时间周期而言并不特别 。 2008年 ， 科学家发现一个名为EQ J100054+023435的星系在122亿年前每年产生着超过1000个太阳质量的恒星 。 不过 ， 如ZF-COSMOS-20115一般 ， 它比XMM-2599轻多了 ， 只有100亿个太阳质量 。 而且它还活跃着 。
在过去这些年里 ， 模拟软件性能有了极大提升 ， 并且能解释宇宙早期的极端恒星形成现象 。 不过它还不能给出导致大质量星系（正如上述的ZF-COSMOS-20115与XMM-2599）沉寂的条件 。上图为千禧年模拟 ， 紫色网格为宇宙大尺度结构 ， 通过放大拉近可得到更小尺度结构 。 通过这类模拟 ， 我们能到从宇宙开始到现在的演化过程 ， 并对未来做出预言 ， 不过模拟仍受制于计算力 。 图源：Millennium Simulation Project
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