星系中心超大质量黑洞的活动输出大量能量，驱使周边物质形成强劲外流吹向星系以外。就在环境如此极端的星系风之中，天文学家找到了恒星形成的确凿证据。图片来源：ESO/M. Kornmesser
绝大多数星系的中心，都隐藏着超大质量黑洞。这些黑洞不只是会吞噬天地，有时还会喷射出强劲的物质外流。欧洲南方天文台甚大望远镜（Very Large Telescope）所作的观测，揭露出这种物质外流里有新的恒星在形成。这是天文学家第一次证据确凿地观测到如此极端环境中的恒星诞生过程。这一发现对于理解星系的性质及其演化有着诸多影响。这些结果3月27日在线发表在《自然》杂志网站上。
由英国牵头的一个欧洲天文学家团队，利用位于智利帕瑞纳天文台甚大望远镜上的MUSE和X-shooter设备，研究了距离地球大约6亿光年外两个正在碰撞的星系，它们被统称为IRAS F23128-5919。研究团队观测了其中的巨大物质外流，这些外流源自于两个星系中位置偏南的那个星系中心的超大质量黑洞附近。他们从中发现了首个确凿证据，表明恒星正在其中诞生。
这种星系级别的物质外流，是由活跃且喧嚣的星系核心输出的巨大能量驱动的。超大质量黑洞潜藏在绝大多数星系的中心，当它们大规模吞噬物质的时候，会加热周边的气体，将气体驱散到主星系以外，形成强劲的星系风。
“一段时间以来，天文学家都认为，这些物质外流中的环境可能刚好适合恒星形成，但没有人真的看到这样的现象发生，因为这很难观测。”研究团队负责人、英国剑桥大学的罗伯托·马约利诺（Roberto Maiolino）评论说，“我们的结果令人兴奋，因为它们确凿无疑地证明了恒星正在这些物质外流内部形成。”
研究团队原本打算直接研究物质外流中的恒星，以及包围在这些恒星周边的气体。利用甚大望远镜上的MUSE和X-shooter这两件世界顶尖的光谱设备，他们能够极其详细地研究从那里辐射出来的光，从而确定光的源头是什么。
他们发现，这些光的源头是年轻的恒星，因为年轻恒星会导致周边的气体以特定的方式发光。X-shooter设备的超高灵敏度，让研究团队排除了这些光由其他源头（比如气体激波或者活动星系核）发出的可能性。
接下来，研究团队又无可置疑地直接观测到了物质外流中的一群恒星婴儿。这些恒星的年龄据信仅有几千万年，而且初步分析表明，与不那么极端的环境中（比如星系盘中）形成的恒星相比，这些恒星温度更高，亮度也更亮。
星系中心超大质量黑洞的活动输出大量能量，驱使周边物质形成强劲外流吹向星系以外，而新的恒星就在这种物质外流中诞生形成。视频来源：ESO/M. Kornmesser
作为进一步的证据，天文学家还测定了这些恒星的运动方向和速度。来自这一区域绝大多数恒星的星光表明，这些恒星正以极快的速度远离星系的中心——如果这些天体是在快速移动的物质流中形成的，这一点就说得通了。
研究合作者、英国剑桥天文研究所的海伦·拉塞尔（Helen Russell）解释说，“星系风中形成的恒星，如果形成于靠近星系中心的位置，可能会减慢速度甚至掉落回去，而形成于星系风更外侧的恒星就不会减速太多，甚至能够跟星系风一起飞出星系以外。”
这一发现提供了令人兴奋的新信息，能够帮助我们更好地理解某些天体物理过程，包括一些星系为什么会有特定的形状，星系际空间又如何被重元素沾染，甚至可能解释宇宙红外背景辐射的来源。
马约利诺也对未来相当兴奋，“如果大多数星系物质外流中真的发生着恒星形成过程，就像一些理论预言的那样，那么这一发现就给我们理解星系的演化提供了一幅完整的新图景。”（编辑：Steed）
参考文献
- Nature (2017) ｜ doi:10.1038/nature21677