Observationer med ESO:s Very Large Telescope har avslöjat stjärnor som bildas inom kraftiga utflöden av material som sprängs ut från supermassiva svarta hål vid galaxernas kärnor. Detta är de första bekräftade observationerna av stjärnor som bildas i den här typen av extrem miljö. Upptäckten har många konsekvenser för att förstå galaxens egenskaper och evolution. Resultaten publiceras i tidskriften Natur .

En brittisk-ledd grupp europeiska astronomer använde instrumenten MUSE och X-shooter på Very Large Telescope (VLT) vid ESO:s Paranal Observatory i Chile för att studera en pågående kollision mellan två galaxer, känd gemensamt som IRAS F23128-5919, som ligger cirka 600 miljoner ljusår från jorden. Gruppen observerade de kolossala vindarna av material - eller utflöden - som har sitt ursprung nära det supermassiva svarta hålet i hjärtat av parets södra galax, och har hittat de första tydliga bevisen på att stjärnor föds inom dem.

Sådana galaktiska utflöden drivs av den enorma energiproduktionen från galaxernas aktiva och turbulenta centra. Supermassiva svarta hål lurar i kärnorna i de flesta galaxer, och när de slukar materia värmer de också upp den omgivande gasen och driver ut den från värdgalaxen i kraftfulla, täta vindar.

"Astronomer har trott ett tag att förhållandena inom dessa utflöden kan vara rätt för stjärnbildning, men ingen har sett det faktiskt hända eftersom det är en mycket svår observation, "kommenterar teamledaren Roberto Maiolino från University of Cambridge." Våra resultat är spännande eftersom de visar entydigt att stjärnor skapas inuti dessa utflöden. "

Gruppen satte sig för att studera stjärnor i utflödet direkt, samt gasen som omger dem. Genom att använda två av de världsledande VLT spektroskopiska instrumenten, MUSE och X-shooter, de kunde genomföra en mycket detaljerad studie av egenskaperna hos det emitterade ljuset för att fastställa dess källa.

Strålning från unga stjärnor är känd för att få närliggande gasmoln att lysa på ett speciellt sätt. Den extrema känsligheten hos X-shooter gjorde att teamet kunde utesluta andra möjliga orsaker till denna belysning, inklusive gaschocker eller galaxens aktiva kärna.

Gruppen gjorde sedan en omisskännlig direkt upptäckt av en spädbarnsstjärnpopulation i utflödet. Dessa stjärnor tros vara mindre än några tiotals miljoner år gamla, och preliminära analyser tyder på att de är varmare och ljusare än stjärnor som bildats i mindre extrema miljöer som den galaktiska skivan.

Som ytterligare bevis, astronomerna bestämde också dessa stjärnors rörelse och hastighet. Ljuset från de flesta av regionens stjärnor indikerar att de färdas med mycket stora hastigheter bort från galaxens centrum-vilket skulle vara vettigt för föremål som fastnat i en ström av snabbt rörligt material.

Medförfattare Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge, Storbritannien) expanderar:"Stjärnorna som bildas i vinden nära galaxens centrum kan sakta ner och till och med börja gå tillbaka inåt, men stjärnorna som bildas längre ut i flödet upplever mindre retardation och kan till och med flyga ut ur galaxen helt och hållet. "

Upptäckten ger ny och spännande information som kan förbättra vår förståelse av viss astrofysik, inklusive hur vissa galaxer får sin form; hur det intergalaktiska rymden berikas med tunga element; och även varifrån oförklarlig kosmisk infraröd bakgrundsstrålning kan uppstå.

Maiolino är spänd på framtiden:"Om stjärnbildning verkligen sker i de flesta galaktiska utflöden, som vissa teorier förutspår, då skulle detta ge ett helt nytt scenario för vår förståelse av galaxens evolution."

Denna forskning presenterades i en artikel med titeln "Star formation in a galactic outflow" av Maiolino et al., att synas i journalen Natur den 27 mars 2017.