有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　由达特茅斯学院天文学教授领导的团队，在一个与银河系大小相当的星系周围，首次发现了3个超微弱矮星系（ultra-faint dwarf galaxies），它们被认为是本星系群之外所发现最微弱的星系之一。新发现的星系距地球约1,140万光年，估计约有120亿年的历史，其中几乎所有的恒星都是在早期宇宙中形成的。这些星系是由位于智利的麦哲伦望远镜观测确定，之后透过哈勃太空望远镜更深入的观测加以确认。

图说：图中是3个星系之一Scl-MM-dw5，它的恒星聚集在中心位置。图片来源：NASA, HST-GO-15938, PI: Mutlu-Pakdil

　　这些星系是首次在一个质量与银河系相当的螺旋星系周围发现的超微弱矮星系，该星系围绕着一个名为玉夫座星系（NGC 253）运行，然而，它们的特征与本星系群内的超微弱矮星系一致，这将有助于科学家建立更准确的超微弱矮星系模型。研究人员表示大多已知的超微弱矮星系都在本星系群内，但不同的环境将会对它们的形成和演化有所影响。想要进一步地了解本星系群以外的微弱星系，并更强有力地限制超暗矮星系的统计，需要在本地环境之外发现更多的超微弱矮星系，并对其进行详细研究，才能了解本星系群内的超微弱矮星系是典型的还是不寻常的。

　　超微弱矮星系是已知亮度最低、化学演化最少的星系，然而，它们也最受暗物质所支配。暗物质被认为是构成宇宙大部分的神秘物质形式，因此天文学家认为超微弱矮星系是早期宇宙的原始化石，可以为研究宇宙的组成及其第一个星系的形成提供最佳机会。矮星系是大型星系的基石，而超微弱矮星系是研究最小尺度星系形成和了解最小的暗物质团块如何充满恒星并变成星系的最佳场所。确定银河系附近已知存在的最微弱星系，将得以帮助研究人员创建宇宙最早星系形成的通用模型。

　　相关研究成果将发表于《The Astrophysical Journal》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SciTech Daily

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　来自哈勃太空望远镜一张惊人的图片显示三个星系正在走向碰撞和合并。虽然宇宙中星系彼此碰撞相当常见，但这次却很罕见，因为这三个星系中的每一个目前都处于孕育新星的阶段。

图说：哈勃太空望远镜拍摄的牧夫座中的三个星系正走向碰撞。（图片来源：ESA/Hubble & NASA，M. Sun）

　　这三个星系位于牧夫座中，最终将合并成一个大星系。在此过程中，由于他们之间引力的相互作用，将使得目前看到的螺旋状结构消失。

　　他们被统称为SDSSCGB 10189星系，彼此之间的距离只有5万光年。虽然这看起来是一个相当够远的距离，没有太多碰撞的危险，但从宇宙的角度来看，实际上非常近，因为离我们银河系最近的仙女座星系，距离地球超过250万光年远。

　　这张照片来自于一项观测研究，旨在帮助天文学家了解宇宙中范围最大、质量最大的星系起源，这些星系被称为最亮星系团（Brightest Cluster Galaxies，BCGs）。天文学家怀疑，BCGs可能是由像SDSSCGB 10189星系中富含气体的大型星系合并形成的。

　　关于BCGs是在宇宙138亿年的历史中什么时候形成的，目前仍存在争议。一些天文学家认为，这些巨大的明亮星系形成于宇宙的早期阶段，约宇宙诞生后的25亿年，另一些人则认为BCGs至今仍在形成和发展。SDSSCGB 10189的合并可能会导致BCG的诞生，期望能揭示这些巨大明亮的星系是如何及何时形成的谜团。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　银河中心存在一个质量为太阳430万倍的超大质量黑洞，离得太近的恒星可能会被潮汐力撕裂成气体和尘埃流。然而X3a，只有几万年的历史，它距离人马座A星（Sgr A*）如此之近，以至于它的存在挑战了我们对恒星形成和黑洞运作的理解。

　　尽管潮汐力及强大的紫外线和X射线会阻止气体聚集成恒星的种子，但X3a不仅存在，而且存在于预测不会形成恒星的地方。

　　X3a的半径是太阳的10倍，质量是太阳的15倍，光度是太阳的24,000倍，它不算娇小。

　　根据德国科隆大学天体物理学家Florian Peßker领导的研究团队表示：X3a并不是在它所在的位置形成，它形成于离黑洞较远的地方并向内迁移。在距离黑洞几光年的地方有一个区域满足了恒星形成的条件，在这个区域有一圈足够冷的气体和尘埃，并且抵御辐射的破坏。

图说：银河中心的红外图像。（NASA/SOFIA/JPL-Caltech/ESA/Herschel）

　　恒星形成的具体细节仍然是个谜，但我们知道需要满足某些条件。恒星形成于太空中密度大、寒冷的分子云中，当密度更大的团块在自身重力的作用下坍塌、旋转，并开始从周围的分子云中吸引更多物质。超大质量黑洞的邻近区域不被认为是适合这些条件的特别好环境。

　　根据该研究团队的分析：X3a可能是在围绕银河系中心的物质环形成。在这个环中，一个更密集的分子云可能聚集在一起，在足够小的区域聚集足够的质量，造成重力坍缩，开始恒星的形成过程。

　　这团分子云原本的质量约为100个太阳，它的重力坍缩可能引发了几颗原恒星的形成。

　　但是X3a并没有原地踏步，它向人马座A星迁移，在途中，它可能遇到了在同一环境中形成的其他密集的团块，从而使这颗恒星积累更多的质量。

　　正是那团名为X3的物质首先引起了天文学家的注意，然后他们才确定了其中的恒星。多台红外和近红外仪器可以辨别出恒星发出的长波光线，这种光可以穿透周围厚厚的尘埃。

　　捷克Masaryk大学的天文学家Michal Zajaček表示：X3a的质量大约是太阳质量的10倍，演化速度非常快。我们很幸运地发现了这颗恒星。它拥有年轻恒星相关的关键特征，例如围绕它旋转的密集拱星包层（circumstellar envelope）。

　　X3a的发现可以帮助天文学家解开另一个长达数十年的谜团。大约20年前，在人马座A星附近发现了非常年轻的恒星，在此之前人们认为那里只能存在非常古老的恒星。X3a表明：在更远的地方形成年轻恒星，然后向人马座A星迁移，这可能并不是特别罕见的情况。

　　而且X3a的状况也可能不会只发生在我们的银河系中。在许多其他星系中发现类似人马座A星的结构，年轻的恒星群可以寄宿。这个概念可能会改变我们对星系核动力学的理解。

　　未来的工作将测试该团队的恒星形成模型，不仅适用于银河系，也适用于更广阔的宇宙。

　　该研究已发表在《The Astrophysical Journal Letters》上。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　虽然宇宙是电中性的，但原子可以经由游离作用将带着正电的原子核及带负电的电子分开，而这些电荷加速时就会产生磁场，大尺度磁场的常见来源之一是星际间电浆与其内部的碰撞所致，这也是银河系磁场的主要来源之一。

图说：对宇宙网间不同的观测图，由左至右分别为气体、电磁波、磁场、三者合成。

　　但磁场在更大的尺度中也应该存在，宇宙物质分布在一个被称为宇宙网的结构中，巨大的超星系团被贫瘠的空洞所隔开，如同肥皂水所形成的大量泡泡那样，形成了一个宇宙物质网。宇宙网的大部分都是游离的，因此也应该会产生虽微弱但巨大的星系间磁场，至少理论上应该是这样，近期一个研究团队首次发现了宇宙间最大尺度磁场——「宇宙网磁场」。

　　事实上我们并无法直接探测到数十亿光年外的磁场，科学家透过磁场对带电粒子的影响从而观测到它们，当电子或其它粒子沿着磁场线旋转时，它们会发出无线电波。借由这个观测方法，天文学家可以描绘出银河系的磁场，而宇宙网的无线电波更微弱，几乎不容易被察觉，也容易被其它附近的星系干扰。为了克服这个难关，研究团队专注于无线电偏振光，这是具有特定方向的无线电波，由于不同的星系或星团，偏振的方向也会有所不同，因此研究团队可以更容易地从这些多如牛毛的无线电讯号中筛查出属于宇宙网的部分。

　　此一结果证实了宇宙网磁场的存在，同时也证明了星系间存在碰撞冲击波的观点，这些冲击波曾在电脑模拟宇宙结构中出现，而这意外地成为了此观点的有力证据，该篇论文发表在《科学进展》（Science Advance）上。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　一个国际天文研究团队使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）发现了一个新的静谧星系（quiescent galaxy），并命名为 JADES-GS+53.15508-27.80178（简称JADES-GS-z7-01-QU），此星系质量相对较低且处于高红移状态。本研究已于2023年2月27日在预印本服务器arXiv上发表。

图说：JADES-GS-z7-01-QU的NIRSpec R100棱镜光谱。图片来源：Looser等人，2023年。

　　许多大质量星系是呈现不活跃、静止的状态，因此即使在高红移的情况下也几乎没有恒星形成的迹象。到目前为止，只有极少数由光谱证实的高红移（高达5.0的红移）静谧星系被探测到。发现这种类型的新星系对天文学家非常重要，可以更加了解早期宇宙中的星系是如何形成、演化并最终变得静谧的。

　　由英国剑桥大学的Tobias J. Looser领导的研究小组使用JWST的近红外相机 （NIRCam）探测到一个红移7.3的星系，当时宇宙只有7亿年，大约是现在年龄的5%。

　　JADES-GS-z7-01-QU于2010年首次被确认为莱曼断裂星系（Lyman break galaxy）。而新的NIRCam数据显示，大约在1,000万到2,000万年前，它是一个静谧的星系，经历了短暂而强烈的恒星形成爆发，然后迅速熄灭。特别是，恒星形成率（SFR）在大约8,000万年前显著增加，持续大约5,000万年最后一次爆发之后，星系在短时间内静止下来。结果表明，其完全没有星云发射线，而巴耳末断裂（Balmer break）和莱曼-α（Lyman-alpha）下降被清楚地检测到，这些发现证实了它是一个最近停止形成恒星的星系。

　　该论文的作者指出，他们的发现证明了JWST对于高红移静谧星系的探测和研究有多么重要。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　由澳洲斯威本科技大学领导的研究团队，使用ESO甚大望远镜（VLT）250小时的观测期间发现，在仅仅3亿年的时间里，温暖的碳含量突然增加了5倍。

图说：透过测量古代星系周围气体中的碳密度，对130亿年前的宇宙状态有了新的认识。图片来源：Swinburne University of Technology

　　第一个星系的形成标志着宇宙历史上的一个重要转折点。大质量恒星释放的高能光子，开始了宇宙的再电离，恒星核合成导致了第一批重元素的产生，然后通过超新星爆炸释放到周围的气体中。然而，对于第一个星系形成的时间以及其如何塑造周围环境的特性，人们所知甚少。

　　研究人员发现温暖气体中的碳含量约在130亿年前迅速增加，这可能与称为再电离时期的大规模气体加热有关，虽然之前的研究表明暖碳在增加，但需要更大的样本来提供统计数据，以准确测量增长的速度，因此，团队对这种快速演变提出了两种可能的解释。首先，星系周围的碳最初会增加，仅仅是因为宇宙中有更多的碳。在第一批恒星和星系形成的时期，大量的重元素正在形成，因在有恒星之前未曾有过碳。因此，快速上升的一个可能原因就是我们看到了第一代恒星的产物。但我们也发现了同时期冷碳数量减少的证据，这表示碳的演化过程可能有两个不同的阶段——在发生再电离时迅速上升，随后趋于平缓。

　　多亏了8米的VLT，让我们可以观察到一些最遥远的类星体，它们就像手电筒般，照亮了从早期宇宙到地球途中的星系。当类星体的光在其130亿年的宇宙之旅中穿过星系时，一些光子被吸收，在光中形成独特的条码状图桉，这些图案使我们可以对其分析，并确定星系中气体的化学成分和温度，给出了宇宙发展的历史画面。这些条码是由VLT X-SHOOTER光谱仪所捕获，它将星系的光分成不同的波长，如同光通过稜镜一样，让我们得以读取条码并测量每个星系的特性。而结果与最近的研究一致，显示星际空间的中性氢含量大约在同一时间迅速减少。相关研究成果将发表于《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI-NEWS