天文学家借助美国宇航局的哈勃和斯必泽空间望远镜，还有欧洲的赫歇尔天文台，拼接出了宇宙早期爆发和燃尽的致密椭圆星系的演化序列。
上图表示大质量椭圆星系在130亿年里的成长演化序列，是空基和地基望远镜观测共同揭示的。这类星系的成长受到快速恒星形成以及和其它星系合并的驱动。 影像提供：NASA, ESA, S. Toft (Niels Bohr Institute), and A. Feild (STScI)
天文学家借助哈勃的红外成像能力，首次获得了极致密的燃尽的椭圆星系的代表性光谱样本。在宇宙仅仅30亿岁时，即宇宙估计年龄138亿岁的四分之一不到，这些极致密的燃尽的椭圆星系内部的恒星形成就结束了。
这项研究得到好几架地基望远镜的支持，解决了一个持续10年之久的谜团，关于我们今天看到的大质量椭圆星系的谜团。它提供了一幅宇宙内最大质量星系形成的清晰图景，从最初的恒星形成的爆发到致密星核的发展，最终到成为巨大的椭圆星系。
“我们终于向大家展示了这些致密星系是怎样形成的，怎样发生的以及何时发生的。这些基本上是在了解大质量星系怎样形成以及怎样演化成今天的巨型椭圆星系过程中的缺失片断，”位于丹麦哥本哈根的尼尔斯玻尔研究所暗宇宙学中心的苏纳·托夫特说。他是这项研究的领军人物。
“这已经成为多年以来的一个大谜团，因为在大爆炸后30亿年，我们观测到一半的大质量星系已经完成了恒星形成。”通过这项研究，天文学家确定了极致密的燃尽的椭圆星系贪婪地耗尽了用于形成恒星的气体，以至于无法 再产生新恒星。然后和较小的星系合并形成巨型椭圆星系。燃尽的星系内的恒星要比邻近宇宙内的同样大质量的椭圆星系内的致密10-100倍，这令天文学家感到震惊，据托夫特说。
为了获取极致密的燃尽的椭圆星系的演化序列，托夫特的团队首次利用哈勃COSMOS（宇宙演化巡天）计划的丰富数据库获取了两个星系群的代表性样品。
美国宇航局的哈勃空间望远镜对大质量星系团阿贝尔 2744的长时间曝光影像是迄今获得的星系团的最深的深空影像。它显示了一些最昏暗和最年轻的星系。阿贝尔 2744位于御夫星团内，出现在上图的前景内。它包含35亿年前的数百个星系。 影像提供：NASA/ESA/STScI
其中一个星系团是致密椭圆星系。另一个星系团包含 被尘埃高度模糊掉的以及正在经历数千倍于银河系内恒星形成速率的星系。这些尘埃状星系内的星暴可能当两个富含气体的星系碰撞时被点燃。这些星系如此富含尘埃，它们在可见光波段几乎看不见，但是它们在亚毫米波段非常明亮，二十年前，位于夏威夷的詹姆斯克拉克麦克斯韦望远镜上的测辐射热计阵列（SCUBA）相机首次探测到它们。
托夫特的团队开始构建致密椭圆星系的第一批代表性样品，利用哈勃的宇宙近红外深空巡天（CANDELS）以及三维哈勃空间望远镜（3D-HST）计划测量得到的精确的大小和光谱红移，或者说距离。3D-HST是近红外光谱巡天，研究遥远宇宙内形成星系的物理过程。天文学家把这些数据和来自夏威夷昴星望远镜以及斯必泽空间望远镜的观测数据综合在一起。这让恒星年龄的估计更加精确，他们从中得出结论，致密椭圆星系是在超前它们20亿年的这些星系内部的强烈星暴中形成的。
下一步，该团队利用来自哈勃、斯必泽和赫歇尔空间望远镜的COSMOS数据，以及诸如昴星望远镜、詹姆斯克拉克麦克斯韦望远镜和亚毫米阵列等地基望远镜的数据制作了第一批代表性样品。这些多波段的信息，从光学波段延伸到亚毫米波段，获得了恒星大小、质量和恒星形成速率、尘埃含量以及精确距离等一整套信息。
当托夫特的团队比较了两个星系团的样本，他们发现了致密椭圆星系和亚毫米星系之间的演化联系。这些观测显示，在尘埃状星系内的剧烈星暴具有和致密椭圆星系的前辈相同的特征。托夫特的团队也计算出了亚毫米星系内部的强烈星暴活动持续了大约4千万年，之后星际气体供应就被消耗殆尽了。
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