本院天文及天文物理研究所主导国际团队藉由NASA哈柏太空望远镜发现一个遥远透镜星系（lensing galaxy），改写天文观测上「最遥远透镜星系」的纪录。此透镜星系是个极巨大椭圆星系，来自它的光线费时96亿年才抵达地球。星系因质量巨大产生重力场，在宇宙中形成一片超巨大的「镜片」，能弯曲、放大、扭曲在它后方天体发出的光，这种现象称为重力透镜效应。这项研究成果于6月23日发表于《天文物理学期刊通讯》（The Astrophysical Journal Letters, ApJL）网站。

　　本发现中观测到位于透镜星系背后更远处有一个小星系，它的光需历时107亿年才抵达地球。在宇宙中，像这样看得到以三点一直线与地球排列成行的机会本就不高，再加上距离极远，所以本次发现非常罕见。除本例之外，目前天文学家在如此久远的宇宙早期阶段发现的透镜星系只有一例。（该例请参考：http://adsabs.harvard.edu/abs/2013ApJ…777L..17V )。极遥远透镜星系能协助我们更深入认识早期宇宙中，年轻星系经历了什么过程后才形成今天高质量、成分以暗物质为主的巨大星系。了解暗物质的性质在天文上很重要，因宇宙有一大部分组成物质是这些看不见的暗物质。

　　本研究成果的第一作者，天文所博士后研究黄活生表示：「找到透镜星系意味着我们能从背景星系的光受弯曲的程度得知透镜星系总质量，因为这总质量包含了透镜星系中的暗物质质量在内；连带地，这使我们能研究暗物质之性质。宇宙中大部分物质为暗物质，但其成分仍是未解之谜。」

　　在这么远的距离下找到一个罕见的重力透镜案例，是个让研究者能穿越几十亿年时空来研究星系演化难得的机会。「虽然我们已知有几百个透镜星系，但这些相对来说都离我们很近」。黄活生解释，「找到一个像本案例中这么远的透镜星系是个非常特殊的发现，可据此了解极遥远星系中暗物质之总量，继而考察暗物质数量的多或少在宇宙不同阶段会如何变化。」

　　德州农工大学教授Kim-Vy Tran 表示：「在早期宇宙看到两个星系间像这样排列对齐成一直线，机率很低、非常难得。多难呢？想像你拿一支手持式放大镜，伸直手臂，这时看得到放大镜后面有物体被放大的可能性很高。但如果手臂拉到如房间长度这么远，放大镜还是同一个，看到在放大镜后方还有其他物体和它对齐呈一直线的机会便降低，距离越远，机会越小。」

　　天文所的黄活生和苏游瑄团队观测到的这个巨硕星系总质量达太阳的1,800亿倍。借测量并扣除了在透镜星系中会发光的恒星质量后，他们计算出这个透镜星系所含的暗物质。相较于质量成分大部分为暗物质的银河系，该透镜星系所含暗物质，明显低于预期。

　　苏游瑄表示：「在这么巨大的椭圆透镜星系里只有非常少量的暗物质是很奇怪的事。其他离我们比较近的椭圆星系都含有较多的暗物质和恒星，性质似乎和这个超遥远的透镜星系大为不同。」

　　德州农工大学Kim-Vy Tran团队最早偶然在星系团IRC 0218里发现了这个重力透镜系统。他们分析透过夏威夷凯克天文台得到的巨大星系光谱资料后，出乎意料地发现热氢气，这对巨大椭圆星系来说极不寻常的疑团，由团队成员耶鲁大学Ivelina Momcheva分析了哈柏望远镜之高解析度图像后解开，原来是透镜背后的背景光源星系在产生热氢气体。Momcheva说：「我们发现来自地面望远镜的资料其实将透镜星系的光和更遥远的星系的光混在一起了，所以才让人混淆。」要将透镜星系和在它后面的背景星系的光分开，唯有哈柏望远镜之高解析力才能办到，此特别现象靠著成像和光谱两种技术的合作而真相大白。

　　目前黄活生和苏游瑄仍继续研究重力透镜，预期未来还会发现类似的透镜系统，黄活生说：「我们对于天文所参与的正在进行大天区巡天普查的『HSC新一代超广角相机』寄予厚望。透镜星系虽然罕见，但此普查规模之大，应该至少将找到数以百计的透镜星系，其中也许有少数透镜星系会位在（90几亿光年）这么远的距离，成为深入研究早期宇宙星系的重要参考。」

论文全文请参考网站：http://iopscience.iop.org/2041-8205/789/2/L31/article;jsessionid=22A9A884C0E5F025DA6993E63F12268D.c2

资料来源：转载自中研院, 2014.07.24, Seline Hu