新發現：古老鳳凰座星系團「涅槃重生」

天文學家發現，理應接近「死亡」的鳳凰座星系團正在「涅槃重生」。鳳凰座星系團的核心物質正處於劇烈的氣體冷卻過程，從而促進大量的新恆星誕生。

美國麻省理工學院等多所大學的研究團隊，使用NASA的詹姆斯．韋伯太空望遠鏡的中紅外線儀器（MIRI），發現鳳凰座星系團（Phoenix Cluster）中心正在進行「冷熱交換」現象，且過程中還大量生成恆星。這項研究已發表於《自然》期刊。

天文學家15年前使用南極望遠鏡，發現鳳凰座（Phoenix）有個異常明亮的星系團，將它命名為鳳凰座星系團，距離地球約58億~86億光年，是一個擁有1千個星系的巨大星系團，大小遠遠超過其他普通星系團。

研究團隊感到奇怪的是，像鳳凰座星系團這樣古老的星系團，中心星系應該早已耗盡，形成恆星所需的冷氣體「燃料」，且應進入「紅色和死亡」狀態。然而它的中心星系卻極明亮，且有大量恆星生成，估計每年約產生1千顆恆星。

對於其他星系來說，這是一個異常數值，因為過去科學家觀察到宇宙中形成最多恆星的星系團，每年大約生成100顆恆星，普通的星系團每年只會生成1顆恆星。

鳳凰座星系團顛覆科學家過去對星系團演化的認知。科學家也在思考，鳳凰座星系團的中心星系，如何維持高產的恆星形成速率。當時的科學家猜測，中心星系出現極端的氣體冷卻作用，或是這些冷氣體來自於其他較年輕的星系。

為了解開這個疑問，研究團隊使用韋伯太空望遠鏡的中紅外線儀器，觀測鳳凰座星系團中心區域散發出的Ne-Vi射線，並繪製出日冕氣體圖。Ne-Vi射線是氖氣在接近30萬°C時，才會出現的特有射線，是探測星系團核心氣體狀態的理想「探針」。

結果顯示，鳳凰座星系團中心十分明亮，周圍氣體正在進行激烈的「冷熱交替」現象，整體呈現一種「溫暖」的狀況，但周圍最熱區域的溫度高達37.8萬°C，而最冷區域的溫度則達到-263.15°C（理論上的絕對零度下限值為-273.15°C）。

這個結果令研究團隊感到震驚，因為這是科學界第一次觀測到極熱和極冷氣體同時存在的「溫暖」氣體，過去只在其他星系團核心中，看到極熱或極冷的氣體，並沒有發現介於兩者之間的氣體。

研究團隊也發現中心星系正在經歷極端冷卻，每年產生的超冷氣體相當於5千~2萬3千個太陽的質量。這些「冷物質」被認為能提供恆星足夠的生成「燃料」，因此中心星系很可能不需要使用周圍星系的燃料，也能自己發生星遽增（指恆星形成率高於一般速率）現象。

研究主要作者、麻省理工學院卡夫利天文物理和太空研究所物理學研究生邁克爾‧里夫（Michael Reefe）表示，「我們第一次完整的看到恆星形成過程中，從高溫到中溫再到低溫的階段，這在任何星系中都從未被觀察到。而且到處都能看到這種中間溫度的氣體，形成光環一樣的結構。」

研究合著者、麻省理工學院物理學副教授麥克唐納（Michael McDonald）補充說，「這種巨大的星遽增現象，可能是每個星系團在某個時刻都會經歷的過程。不過，目前只在鳳凰座星系團中看到這種情況，我們推測它可能走上一條與其他星系不同的道路，這將是十分有趣的探索。」

「當時我們猜想這些冷氣體，可能是附近的星系拋射到中心造成的，也可能是這種氣體以某種方式，讓核心的熱氣體直接快速冷卻下來。現在這個觀測，讓我們了解正在發生的事情，也了解這些恆星誕生的原因。這項新研究也為後續宇宙研究提供新途徑。」他說。◇