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

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　自1926年对星系形态进行分类，提出哈勃序列以来，随着科技的进步，天文学家不断地完善我们对星系演化和形态的理解。1970年代，研究人员已证实孤立的星系往往呈螺旋状，而那些在星系团中发现的星系可能是光滑、没有特征，呈现椭圆和透镜状。

　　由国际无线电天文研究中心（ICRAR）所领导的研究团队，利用强大的EAGLE模拟，详细分析一组星系群，并使用人工智慧（AI）每分钟可以对近20,000个星系的形状进行分类，将原本需要数周的时间压缩到仅剩1个小时，大大地加速了他们的研究。这项研究解释了「形态-密度关系」，在此关系中，成群的星系比单独的星系看起来更平滑、更无特征。研究发现，当许多星系聚集在一起时，会发生一些不一样的事。星系上的旋臂非常脆弱，当处在更高密度的星系团时，螺旋星系开始失去它们的气体，气体的流失会导致旋臂「落下」，转变成透镜状。另一个原因是星系合并，当两个或更多的螺旋星系碰撞或靠得太近，它们之间会发生交互作用，最终形成一个大的椭圆星系。

图说：显示EAGLES模拟程式如何根据AI的评估对星系进行分类。图片来源：ICRAR

　　模拟的结果与在宇宙中观察到的情况非常吻合，这使研究团队更有信心使用模拟结果来解释星系团的观测。此研究还在预期的高密度区域之外发现了几个透镜状星系，从模型中显示它们是由两个星系合并所产生的。研究人员表示这项工作汇集了星系演化方面的各种研究成果，首次了解了形态与密度的关系。相关研究成果将发表于《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society（皇家天文学会月报）》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　豌豆星系是2009年由参加「星系动物园」的志工所发现并命名的天体，由公民科学家参与分辨斯隆数位巡天（SDSS）观测资料的影像，并协助星系形态的分类。豌豆星系是带有明显绿色的小圆点，是一种新形态有着异常高的恒星形成比率的明亮蓝致密星系。豌豆星系非常罕见，仅占附近星系的0.1%，其颜色很不寻常，因为相当比例的光线来自明亮发光的气体云，这些气体会发出特定波长的光（发射线）。整个星系也非常小，通常只有约5,000光年宽，这大约是我们银河系大小的5%。

　　2022年7月，天文学家发布韦伯所观测迄今所见的最远、最清晰的红外影像，捕获名为SMACS 0723的星系团及其后面的数千个星系。星系团SMACS 0723的质量使它成为一个重力透镜，能放大并扭曲背景星系的外观。天文学家找到3个微弱红外天体（下图圈出处），其外观与近距离的豌豆星系非常相似。

图说：韦伯所拍摄星系团SMACS 0723的深空影像中，捕捉到的3个微弱天体（圈出），所呈现的性质与离地球更近处发现的豌豆星系非常相似。图片来源：NASA, ESA, CSA, and STScI

　　韦伯不仅对星系团进行成像，它的近红外光谱仪（NIRSpec）还观测到星系光谱。当研究团队检查这些测量结果，并根据宇宙膨胀所导致的波长拉伸现象校正时，看到了氧、氢和氖气发出的特征，其特征也与近距离的豌豆星系惊人地相似。团队认为这些疑似早期的豌豆星系存在于131亿年前，宇宙年龄仅为当前年龄的5%时。所圈出最左边的星系其氧丰度仅为银河系的2%，可能是迄今为止发现化学成分最原始的星系。相关研究成果将发表于《American Astronomical Society（美国天文学会）》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：韦伯太空望远镜的近红外光谱仪观测资料（红色），经宇宙膨胀所引起的红移校正后，呈现氧、氢和氖特征，与近距离的豌豆星系光谱（绿色）特征相似。图片来源：NASA’s Goddard Space Flight Center/Rhoads et al. 2023

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　成千上百个星系组成的巨型星系团中，无数恒星如幽灵般游走在星系之间，散发着光，这些恒星与星系团中的任何一个星系都没有引力连结。

　　一直困扰天文学家的问题是：恒星最初是如何分散在整个星系团中？有几个理论被提出：包括恒星从星系团中的星系脱离出来，或者它们在星系合并后被抛出，又或者它们在数十亿年前的星系团形成初期就存在了。

　　NASA哈勃太空望远镜最近进行的一项红外线巡天任务中，为寻找这种所谓的“星系团内光”提供了新的线索。新的哈勃观测表明，这些恒星已经游荡了数十亿年，并不是近期星系团内部引力作用的产物，这些引力作用会将它们从星系中脱离出来。

图说：MOO J1014+0038（左图）和SPT-CL J2106-5844（右图）的两个巨大星系团的哈勃太空望远镜图像。蓝色代表星系团内光的现象。数十亿年前，恒星从它们的母星系中脱离，现在游走在星际空间中。图片来源：NASA、ESA、STScI、James Jee（延世大学）；图像处理：Joseph DePasquale (STScI)

　　该巡天任务包括10个距离我们100亿光年的星系团。观测显示，回顾过去数十亿年，星系团内光相对于整个星系团的光之比例保持不变。这意味着这些恒星在星系团形成的早期阶段就已经无家可归了。研究结果发表在2023年1月5日的《Nature》杂志上。

　　当星系在星系之间的气体尘埃穿梭时，恒星可能会因为阻力而脱离它们的星系诞生地。然而，根据新的哈勃观测，排除了这种机制是星系团内游荡恒星产生的主要原因。因为如果脱离是主要因素，星系团内光的比例会随着时间的推移而增加，但在新的哈勃观测数据并非如此，它显示了数十亿年来维持着固定比例。

　　韩国延世大学James Jee表示：我们不知道是什么原因让恒星无家可归，目前的理论无法解释我们的结果，但不知何故，在早期宇宙中产生大量的恒星，当时星系可能非常小，由于引力较弱，恒星很容易脱离星系。

　　延世大学Hyungjin Joo表示：如果我们弄清楚星系团内游荡恒星的起源，它将帮助我们了解整个星系团的形成历史，它们可以作为包裹星系团的暗物质之可见示踪剂，暗物质是宇宙的无形鹰架，它将星系和星系团聚集在一起。

　　如果游走的恒星是近期产生的，它们将没有足够的时间散布在星系团中，因此不能追踪星系团暗物质的分布。但如果恒星诞生于星系团的早期，它们就会完全分散在整个星系团中，则天文学家可以使用这些恒星来绘制整个星系团的暗物质分布图。这项技术是新的，传统使用引力透镜的现象来探索暗物质的分布。引力透镜的现象为来自背景天体的光会被前景星系团弯曲。

　　1951年，Fritz Zwicky首次在后发座星系团中观测到星系团内光。由于后发座星团至少包含1,000个星系，是距地球最近的星团之一（3.3亿光年），因此即使使用普通的18吋望远镜也能够探测到幽灵光。

　　韦伯太空望远镜的近红外能力和灵敏度将深入宇宙扩展对星系团内游荡恒星的搜索，因此应该有助于解开这个谜团。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　有个星系一直像在嘲讽着天文学家，在此前它困惑着天文学家长达20多年，如今它终于被抓到了。该星系名为HIPASS J1131-31，它还有另一个别称「躲猫猫」，距离我们仅2200万光年，由于它非常小且隐藏在银河系的一颗明亮恒星的背后，而这个恒星当时也几乎就在该星系的视角正前方。

　　一般而言，宇宙中的前景天体比更遥远的物体清楚或明亮并不是什么大不了的事情，但是当21世纪初，科学家从一颗明亮恒星TYC 7215-199- 1后面捕捉到该星系时，紫外光波段的观测显示，躲猫猫星系似乎是一个致密的蓝矮星系，充满着年轻恒星的形成，但TYC 7215-199- 1恒星的光及绕射伪影遮蔽了该星系的几乎所有细节。

　　由于该恒星的自行运动及太空观测技术的提升，俄罗斯科学院领导的科学团队使用哈勃太空望远镜光学、南非大望远镜、澳洲望远镜致密阵列的多项观测资料及光谱数据，不仅解决了躲猫猫星系中大约60颗恒星的问题，还确定了这些恒星的组成及大致年代，同时该星系也是目前探测到金属含量极贫乏的星系之一，低金属丰度表示该天体形成于早期宇宙，就像是一颗宇宙时空胶囊的存在。

图说：「躲猫猫」蓝矮星系目前位于该明亮恒星TYC 7215-199- 1的右方，上图为多台不同望远镜处理后的影像，显然仍有大量的细节被前景恒星影响着。

　　研究人员希望再利用詹姆斯·韦伯太空望远镜再好好的审视该星系，以求得更详细的观测资料，该研究目前发表于《皇家天文学会月报》。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Science Alert

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　　NASA在上週四的记者会上又发布了两个异常明亮的极遥远星系，这两个特殊天体是在过去所发现巨型星系团Abell 2744的外围区域，虽然这些星系都仅有银河系的百分之几大小。

　　这两道遥远的星光分别来自于大爆炸后4.5亿年及3.5亿年，其中第二个的红移值约为12.5，又叫做GLASS-z12，代表着迄今为止所见最远的星光；当天体离我们越远，它们的光抵达地球所需的时间就越长，因此凝视遥远的宇宙深处就像看到遥远的过去，而且受到宇宙膨胀拉伸的影响，原先光线的波长也被拉伸成红外光，而韦伯太空望远镜的红外光解析率比过往的任何仪器都要高得多。

图说：Abell 2744星系团的外围有两个星系红移值达到了10.5及12.5，是先前韦伯太空望远镜拍摄的目标之一。

　　基于韦伯太空望远镜在7月初前几天所收集到的证据，科学家认为两星系会如此亮有两种可能性。第一种是该星系的质量非常大，而且有非常多低质量恒星的存在并迅速地在大爆炸后的1亿年形成；第二种可能性，它们是由星族III恒星所组成，这种恒星目前仍未被观测到过，但这是一种在重元素出现之前的恒星，它们只由单纯的氦和氢所构成。

　　研究团队希望能使用韦伯强大的光谱仪，分析其详细属性，确定星系的距离及组成，智利的阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列也可能帮助衡量两星系的质量，相关的研究发表于《天文物理期刊通讯》。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　由哈勃太空望远镜的先进巡天照相机（ACS）拍摄到这张令人惊叹的影像，是由被称为Arp-Madore 608-333的两个交互作用星系所构成，它们似乎并排漂浮着，虽然看起来很平静且互不相干扰，但实际上透过相互的引力作用，使两者正微妙地相互扭曲与影响。Arp-Madore 608-333位于天鸽座，由两个螺旋星系组成：ESO 364-35（左）和ESO 364-36（右）。

　　为了有效利用哈勃的一分一秒，决定如何分配哈勃的观测时间是漫长、竞争且困难的过程。然而，当哈勃转向新目标时，会有约2-3%的时间未能被使用，为了不想浪费这些时间，并且让地面望远镜、哈勃和韦伯望远镜进行更详细的研究，天文学家搜索现有的天文目录，寻找可遍布整夜的目标清单，期望编制一份有趣的物体目标档桉，让哈勃无论指向何方，都可以很容易地观察到。例如拍摄Arp-Madore 608-333的计划，就是为了填补这一空白，利用长期观测之间的时刻，除了创建像这样美丽的图像外，还可以让哈勃尽可能地收集更多的数据。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：Arp-Madore 608-333。图片来源：ESA/Hubble & NASA, Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA, J. Dalcanton

资料来源：ESA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　2007年哈勃太空望远镜首次观测到A1689-zD1星系，在当时是已知距离地球最遥远的星系之一（目前发现最遥远的星系）。从发现A1689-zD1以来，天文学家持续地研究它，其红移值（redshift）z=7.13，推算距离地球约130亿光年，表示此星系在宇宙大爆炸后约7亿年便出现。A1689-zD1被认为是年轻正在形成恆星的星系，比银河系的亮度和质量略小。相对于”大质量”星系，天文学家将它视为是研究“正常”星系（normal galaxies）演化的重要样本。近期观测分析发现，它的大小比原本认定的还要大，且其核心流出大量高温气体，而外围散发著一圈低温气体的光晕，此现象比科学家以前认知的星系形成模型更活跃。

图说：A1689-zD1示意图。图片来源: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton(NRAO/AUI/NSF)

　　A1689-zD1的前方恰好有个Abell 1689 星系团，透过Abell 1689星系团的重力透镜效应，使得A1689-zD1的光被聚焦亮度变亮得以被发现。史匹哲太空望远镜与哈勃太空望远镜都可以观测到A1689-zD1，但最清楚的星系图像资料，是由阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）所观测，从观测资料中，可看出一些太空望远镜无法呈现的细节。

图说：阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA），图片来源：ESO/C. Pontoni

　　从ALMA的观测资料发现，A1689-zD1中的碳气体光晕分布比哈勃太空望远镜所观测得要广泛的多。A1689-zD1周围充满碳气体光晕，星系中观察到的碳气体通常与中性氢气位于相同的区域，中性氢气的区域是新恒星形成的地方，这意味着年轻的A1689-zD1比科学家们所预估的还大。尽管这类气体也可能是因为星系形成初期发生合并或外流时结构破坏所产生。无论是哪种方式产生这些气体，都表示星系形成初期，是处于一个非常活耀的状态。这样的发现，将对目前宇宙早期星系形成及演化的理论产生重大影响。

　　研究团队也发现，A1689-zD1中心有高温电离气体外流的迹象，这些气体通常代表存在极端高能事件，例如星系中心超新星爆炸或黑洞吸积盘中的强大喷流。这些高温气体的流出与星系外围的低温碳气体的光晕有何关联，这引起了研究人员的兴趣。

　　研究人员推测，在宇宙早期阶段，可以在年轻星系A1689-zD1中看见气体光晕的现象，表示当时此现象可能是普遍的。研究人员将继续观测宇宙早期，年龄相似的星系，以确定A1689-zD1的大小和其活跃性是否具有正常性或是个异常状况。未来也期望能利用韦伯太空望远镜的观测资料，取得更多的研究样本。本研究已公告于ArXiv网站。（编辑/台北天文馆林琦峯）

图说：A1689-zD1位于Virgo constellation cluster，重力透镜效应让它看起来亮度增加了9倍。图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

资料来源：National Radio Astronomy Observatory、Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　一个跨国研究团队发现了迄今为止最遥远的候选星系，名为HD1，红移值z达到了惊人的13.27，推算为135亿光年远，意即在宇宙大爆炸仅3.3亿年就出现了这个星系。

▲在70多万个天体中找到的HD1，这张照片是由三种不同波段的观测影像叠合而成。

　　为了了解星系在早期宇宙中是如何以及何时形成的，天文学家希望透过遥远星系得到线索，但由于光速有限，来自遥远天体的光到达地球需要很久的时间。10亿光年之外的天体发出的光，在10亿年前离开了那个天体，途中经过了10亿年才到达我们这里，因此，研究遥远的星系可以让我们回顾过去。目前为止最遥远星系的记录保持者是GN-z11，它是由哈勃太空望远镜发现的，红移值z为11.0，意即134亿光年远的星系，然而，这个距离已经是哈勃太空望远镜探测能力的极限。

▲目前已确认最遥远的星系及新发现的最遥远候选星系。

　　最遥远候选星系HD1是由日本的昴星团望远镜、可见光和红外巡天望远镜（VISTA）、英国红外望远镜（UK Infrared）、史匹哲太空望远镜（Spitzer Space telescope）在总共1200小时的观测资料中发现的，论文第一作者播金优一（Yuichi Harikane）说：「从70万个不同的天体中找出HD1是一项非常艰钜的任务」，该团队接着利用阿塔卡马大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）进行了后续观测，以确认HD1的距离；领导ALMA观测的早稻田大学教授井上昭雄（Inoue Akio）说：「我们在氧发射谱线处发现了一个微弱的讯号，讯号的统计显着性是99.99%，如果讯号是真实的，这就是HD1存在于135亿光年之外的证据，但如果没有达到99.999%或是更高的统计显著性，我们仍无法确定。」

　　HD1的发现，这表示在宇宙大爆炸后仅三亿年就存在明亮天体，HD1很难用现有的星系形成理论模型来解释，而且观测资讯有限，它的物理特性仍然是一个谜，至少目前为止它被认为是一个非常活跃的恒星形成星系，但也有可能是一个活跃的黑洞，由于HD1在天文学上的重要性，2021年年底发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜选择了HD1作为第一轮观测的目标，该研究发表在2022年4月8日的《天文物理学》期刊，目前可以在预印本网站下载。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：ALMA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

上图为Alcyoneus星系，左下及右上两片橘色的是电波瓣，上下长达1,630万光年。（Oei et al., arXiv, 2022）

　　在30亿光年外有这么一个超巨大的电波星系，它的左右两瓣达到了1,630万光年之谱，构成了迄今为止发现最大的早期星系，这一发现凸显了我们对这些庞然大物的理解依然不足，但它可以成为科学家认识此类星系的途径。

　　巨大的电波星系是这个充满未知的宇宙中另一个更深层的谜团，它们包含了一个主星系（一般位于中间）以及从星系中心两侧喷发出的巨大喷流和电波瓣，这些喷流、瓣状结构与星系间的介质交互作用，产生了同步辐射现象。科学家很早就已经确定这是由于电波星系中的活跃黑洞形成的，当它们吸积周围的盘状物质时，并非所有物质都会被完全吸入视界之中，其中一小部分汇集到黑洞的两极，在该处以电浆喷流的形式喷射到太空中，速度相当接近光速，这些喷流可以飞行极远，然后在远处形成一个扩散的发出无线电讯号的电波瓣。

　　我们目前还没有搞懂的是，为何在一些星系中它们会增长到如此巨大的规模？本次发现的名为Alcyoneus星系最早是在欧洲低频阵列（LOFAR，一个干涉原理的观测设备，由两万个无线电天线组成，分布于欧洲52个地点）中被识别出来的，透过去除干扰及校正光学畸变，最后得到了这张影像，在此之间所观察到的电波星系，两侧电波瓣能达到200万光年都已经相当大了，而该星系两瓣的长度竟达到了500万秒差距，意即1,630万光年。

　　除了电波瓣的尺度非常夸张，科学家发现这是一个典型的椭圆星系，总质量约为太阳的2,400亿倍，中心的超大质量黑洞也有太阳质量的4亿倍，但是对于一些大型的电波星系来说，这两个数值却只能敬陪末座。研究人员也发现，它的两片电波瓣所蕴涵的气体量也是所有电波星系中压力最低的，可能是该星系正处于平均密度远低于一般状况的太空环境，目前研究人员仍无法确认真实的原因，但无论它的背后原因为何，在遥远的彼端，该星系仍然处于膨胀的阶段，本研究预计发表于《天文学和天文物理学》期刊上，现在可在arXiv网站上查阅下载。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Science Alert