利用MUSE 儀器進行的最新研究表明，對星系演化至關重要的星系風是宇宙中經常發生的現象，這對先前關於星系風稀少的假設提出了挑戰。在某些情況下，星系會在大量大質量恆星爆炸的觸發下向周圍環境釋放大量物質。歐洲南方天文台（ESO）甚大望遠鏡的MUSE 儀器現在首次證明，這種”星系風”絕非罕見，而是經常發生。

雙錐結構的發現

由法國國家科學研究中心（CNRS）領導的一個國際研究小組在對大約100 個星系的樣本進行研究時，發現了星系風所特有的雙錐狀結構。然而，這些結構只有在特定的光譜線中才能看到，而且只有在測量靈敏度極高的情況下才能看到。以前只知道極少數這樣的情況，其中大部分也是透過MUSE 儀器發現的。

星系風的理論草圖。背景（紅色）中的分佈顯示了MUSE 檢測到的星系氣體外流。資料來源：Guo et al.

波茨坦萊布尼茲天文物理研究所（AIP）星系與類星體研究部主任、《自然》科學雜誌上這篇文章的合著者盧茨-維索茨基（Lutz Wisotzki）教授說：”MUSE向我們展示了幾乎每一個恆星形成星係都存在這種星系範圍的外流。此外，新的研究結果也讓我們能夠準確地識別出這些星系風的大小和形狀。在此之前，這只能在非常罕見的極端情況下才能實現。”

外流氣體在宇宙演化中的作用

外流氣體被認為是透過調節星系的生長和恆星的形成，在星系的宇宙演化過程中發揮著至關重要的作用。理論計算預測外流氣體呈”雙極”形狀，在星系平面上下延伸，一直延伸到環星系介質中。在一些鄰近星系，如”雪茄星系”M82，甚至在我們的銀河系中，也直接觀測到了類似的形狀，但我們只能看到最內側的區域，無法繪製出整體圖像。

在附近的星系中可以觀測到星系風，例如M82，它因其形狀而被稱為”雪茄星系”。圖片來源：NASA、ESA、哈伯；處理與版權：Harshwardhan Pathak

年輕宇宙中的星系風

星系形成的宇宙學模擬預測，在年輕宇宙的早期階段，星系風現象發生得更為頻繁且強烈： 由於年輕星系的恆星形成活動​​較高，超新星爆炸較多，因此外流也較強。這些外流將星系中的氣體和能量輸送到星系周圍，使星系失去了進一步形成恆星所需的燃料，同時也豐富了星系的”環星系”環境。這種所謂的回饋過程可能是我們了解星系形成和演化的關鍵因素，但由於難以偵測到這個現象，我們只能透過觀測對其進行不充分的了解。

來自MUSE 的新見解

利用MUSE 儀器進行的新研究現在直接表明，星系氣體流向星系周圍，距離超過30000 光年。可觀測到的訊號在很大程度上取決於星系相對於視線的方位：如果從側面觀察星系，在星系平面的上方和下方會有強烈的輻射，而從”上方”或”下方”觀察星系，訊號則較弱，分佈也較均勻。這些觀測結果令人印象深刻地證實了先前理論上預測的垂直於星系平面的雙極外流形式。

參考文獻：”紅移z≈1時大質量星系的雙極外流達10 kpc”，作者：Yucheng Guo、Roland Bacon、Nicolas F. Bouché、Lutz Wisotzki、Joop Schaye、Jérémy Blaizot、Anne Verhamme、Sebastiano Cantalupo、 Leindert A. Boogaard、Jarle JJJJ Boogaard、Jarle Brinchmann、Maxime Cherrey、Haruka Kusakabe、Ivanna Langan、Floriane Leclercq、Jorryt Matthee、Léo Michel-Dansac、Ilane Schroetter 和Martin Wendt，2023 年雜誌 2023 年。

DOI: 10.1038/s41586-023-06718-w

編譯來源：ScitechDaily