发布单位：台北市立天文科学教育馆
国立清华大学博士生许棨宁，与中央研究院天文及天文物理研究所助研究员陈建州博士，率领国际团队，首度观测到宇宙红外背景辐射的来源。研究团队成功解析了450微米的宇宙红外线背景光，证实其起源自遥远的银河系外星系。研究已发表于2024年3月出版的《天文物理期刊快讯（Astrophysical Journal Letters）》期刊上（Hsu et al. 2024）。
宇宙背景辐射是指除去我们太阳系、银河系，以及所有已知邻近天体所发出的电磁辐射以外，剩下的辐射。它均匀地横跨整个宇宙，是无法移除的「背景」，因此被称为宇宙背景辐射。大家比较常知道的「宇宙『微波』背景辐射」，即是宇宙中微波波段的背景，是宇宙大霹雳留下的证据。然而在其他波段，也有宇宙背景存在。其中，宇宙红外线背景辐射一直被认为与宇宙的第一代恒星，以及古老的星系有关。它们原本发出强烈的紫外线，但由于宇宙的膨胀，当它们被我们地球观测到时已经红移成红外线。此外，宇宙中的尘埃也会吸收短波辐射，然后释放红外线。因此，我们观测到的宇宙红外背景辐射实际上相当亮，但一直无法解析其来源，因此一直停留在理论层面。
直到这次研究，研究团队利用夏威夷马克斯威望远镜（JCMT）成功解析了450微米的宇宙红外背景光，证实其来自银河系外的星系。而这项成功的关键在于利用「引力透镜效应」。研究团队持续对10个大质量星系团进行观测，利用前景的巨大星系团所提供的强烈引力透镜效应，取得了前所未有的观测灵敏度，成功解析了450微米的宇宙背景辐射，证实其来自银河系外的星系。引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论预测的现象，它可以放大远处光源的光线，增强它们微弱的讯号，使我们能够深入探索宇宙。
图说：背景图为COBE卫星拍摄的宇宙背景辐射分布图。右图为本次研究于450微米的突破性观测，这些红圈起来的绿色小点是透过引力透镜效应得以被放大解析出来的星系，证实为宇宙红外背景辐射的来源。
透过揭开宇宙红外背景的神秘面纱，不仅让我们更了解宇宙红外背景，也让我们获得宇宙早期历史的新见解，包括整个宇宙中星系的分布和演化。（编译/台北天文馆段皓元）
资料来源：中研院天文所