黑洞只會吞沒一切？它噴出的星系風裡，有稚嫩的恆星誕生！

絕大多數星系的中心，都隱藏著超大質量黑洞。這些黑洞不只是會吞噬天地，有時還會噴射出強勁的物質外流。歐洲南方天文台甚大望遠鏡（Very Large Telescope）所作的觀測，揭露出這種物質外流里有新的恆星在形成。這是天文學家第一次證據確鑿地觀測到如此極端環境中的恆星誕生過程。這一發現對於理解星系的性質及其演化有著諸多影響。觀測結果3月27日在線發表在《自然》雜誌網站上。

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星系中心超大質量黑洞的活動輸出大量能量，驅使周邊物質形成強勁外流吹向星系以外。就在環境如此極端的星系風之中，天文學家找到了恆星形成的確鑿證據。圖片來源：ESO/M. Kornmesser

由英國牽頭的一個歐洲天文學家團隊，利用位於智利帕瑞納天文台甚大望遠鏡上的MUSE和X-shooter設備，研究了距離地球大約6億光年外兩個正在碰撞的星系，它們被統稱為IRAS F23128-5919。研究團隊觀測了其中的巨大物質外流，這些外流源自於兩個星系中、位置偏南的那個星系的中心、一個超大質量黑洞附近。他們從中發現了首個確鑿證據，表明恆星正在其中誕生。

這種星系級別的物質外流，是由活躍且喧囂的星系核心輸出的巨大能量驅動的。超大質量黑洞潛藏在絕大多數星系的中心，當它們大規模吞噬物質的時候，會加熱周邊的氣體，將氣體驅散到主星系以外，形成強勁的星系風。

「一段時間以來，天文學家都認為，這些物質外流中的環境可能剛好適合恆星形成，但沒有人真的看到這樣的現象發生，因為這很難觀測。」研究團隊負責人、英國劍橋大學的羅伯托·馬約利諾（Roberto Maiolino）評論說，「我們的結果令人興奮，因為它們確鑿無疑地證明了恆星正在這些物質外流內部形成。」

黑洞並不是吞沒一切的「殺手」，它也誕生新的恆星。

研究團隊原本打算直接研究物質外流中的恆星，以及包圍在這些恆星周邊的氣體。利用甚大望遠鏡上的MUSE和X-shooter這兩件世界頂尖的光譜設備，他們能夠極其詳細地研究從那裡輻射出來的光，從而確定光的源頭是什麼。

他們發現，這些光的源頭是年輕的恆星，因為年輕恆星會導致周邊的氣體以特定的方式發光。X-shooter設備的超高靈敏度，讓研究團隊排除了這些光由其他源頭（比如氣體激波或者活動星系核）發出的可能性。

接下來，研究團隊又無可置疑地直接觀測到了物質外流中的一群恆星嬰兒！這些恆星的年齡據信僅有幾千萬年，而且初步分析表明，與不那麼極端的環境中（比如星系盤中）形成的恆星相比，這些恆星溫度更高，亮度也更亮。

作為進一步的證據，天文學家還測定了這些恆星的運動方向和速度。來自這一區域絕大多數恆星的星光表明，這些恆星正以極快的速度遠離星系的中心——如果這些天體是在快速移動的物質流中形成的，這一點就說得通了。

研究合作者、英國劍橋天文研究所的海倫·拉塞爾（Helen Russell）解釋說，「星系風中形成的恆星，如果形成於靠近星系中心的位置，可能會減慢速度甚至掉落回去……而形成於星系風更外側的恆星就不會減速太多，甚至能夠跟星系風一起飛出星系以外。」

做死神的寶寶，是很難的……

這一發現提供了令人興奮的新信息，能夠幫助我們更好地理解某些天體物理過程，包括一些星係為什麼會有特定的形狀，星系際空間又如何被重元素沾染，甚至可能解釋宇宙紅外背景輻射的來源。

馬約利諾也對未來相當興奮，「如果大多數星系物質外流中真的發生著恆星形成過程，就像一些理論預言的那樣，那麼這一發現就給我們理解星系的演化提供了一幅完整的新圖景。」

參考文獻

Nature (2017) ｜ doi:10.1038/nature21677

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