发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　如果我们能够倒转数十亿年的时间，那时的银河系可能会被归类为哪种类型呢？目前最好的猜测是它可能会更像一块冲浪板！根据詹姆斯·韦伯太空望远镜释出的资料，天文学家已经「将时间倒转」，估计数十亿年前的银河系可能更像一块冲浪板。这个结论对于理解早期宇宙星系形态演化有着重要指标。根据研究人员的分析，早期星系的形状，与现今的星系形态相比有着明显的差异。当宇宙年龄介于6亿至60亿年时，冲浪板和面条形状的星系更为普遍。这项新的研究相关成果已发表于预印网站《arXiv》上。

　　这项研究聚焦于韦伯太空望远镜提供的大量近红外线影像，称为「宇宙演化初步科学资料调查研究（CEERS）」，挑选出被估计存在于宇宙年龄为6亿至60亿年时的星系。与当前附近的星系相比，这些早期星系通常呈现扁平且细长的形状，就像冲浪板和面条，与现今星系的螺旋结构或椭圆形状有所不同。这项研究的结论是：在宇宙早期，像面条或冲浪板的星系似乎非常普遍，这与当前时空中它们稀少的情况形成对比。至于为什么在宇宙早期，星系的形状会有如此不同，目前尚无确切答案。然而，这项研究提出了这个问题，强调了对星系形态在宇宙演化过程中变化的进一步研究的重要性，以更深入地了解超过130亿年来星系的三维几何形状的演变。

图说：这张图片显示韦伯太空望远镜所拍摄到的一些星系照片，早期的星系通常呈现扁平且细长的形状，就像冲浪板和面条（如上列）；而现今星系多呈现螺旋结构或椭圆形状（如下列）。

　　韦伯太空望远镜拥有高灵敏度、高分辨率影像以及专门的红外线处理技术，使研究团队能够快速地对许多星系进行特性描述并建立它们的3D几何模型。然而，这项工作如果没有先前由哈勃太空望远镜进行的广泛研究，则无法完成。数十年来，哈勃太空望远镜以一些深空场域的星系的影像让我们惊艳。像这样的深空调查产生了大量的统计数据，让天文学家能够建立遥远星系的坚固3D模型，并且跨越整个宇宙时间。如今，韦伯太空望远镜正在强化这些资料，提供了哈勃太空望远镜无法触及的大量遥远星系，并且以比以往更详细的方式揭示了早期宇宙。哈勃太空望远镜长期以来展示了大量的细长星系，但研究人员仍然想知道：更犀利的红外线观测是否能显示出更多细节？韦伯太空望远镜除了证实哈勃太空望远镜对它们共同观察的星系中没有错过任何额外的特征，韦伯太空望远镜还向我们展示了更多形状相似的遥远星系，并呈现了更多细节。研究人员不仅需要从韦伯太空望远镜的资料中获得更多的样本以进一步精确地了解遥远星系的性质和精确位置，还需要花费大量时间来调整和更新他们的模型，以更好地描绘出遥远星系的精确几何形状。此次的研究报告只是早期结果，我们需要更深入地研究数据，找出其中的奥妙，但天文学家已经对这些早期报告感到非常兴奋。（编译/台北天文馆段皓元）

图说：根据韦伯太空望远镜资料而绘製的星系3D图。有些星系呈像排球的球状（左上）、有的呈像飞盘扁球状（右上）、有些呈像冲浪板的长椭球状（左下）、有的则呈面条一样的细长形（右下）。

资料来源：WEBB Science Releases

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家发现一些十分活跃的大范围恒星形成区，竟然都位于小型的矮星系中。经研究后认为，原因是位于矮星系中恒星形成区的恒星，当到达演化末期时，较高比例的恒星不会产生超新星爆发，而是物质落入核心塌缩所形成的黑洞。如此矮星系中的恒星形成区，星际物质较不易被超新星爆发吹散，消散的速度会比一般星系中的恒星形成区延迟约1,000万年左右。

图说：剑鱼座30，又称为蜘蛛星云，是一个位于大麦哲伦星系的大型恒星形成区。影像来源：ESA。

　　换句话说，矮星系更能够在长时间中保留恒星形成区的分子云和气体，让恒星形成区域不断扩大、活跃程度不断升高，进而产生更多的恒星。在本星系群的矮星系中就存在大范围的恒星形成区域，包括距离我们约16万光年，位于大麦哲伦星系的蜘蛛星云（Tarantula Nebula），以及距离我们约1000万光年，位于星系NGC 2366中的马克仁71（Markarian 71）。

图说：矮星系NGC 2366。影像来源：ESA。

　　在恒星形成区会产生各种质量的恒星，包括大质量恒星。当它们进入演化末期的终点时，会产生超新星爆发，之后遗留下中子星，或是直接形成黑洞。由于矮星系的恒星形成速率比一般的星系低，产生超新星爆发的机率也较低，因此星系中星际物质的重金属含量也会较低。而根据研究结果显示，在星际物质金属含量较低的环境诞生的大质量恒星，在演化末期产生超新星爆发的比例也会较低。因此，受到前述的两种因素影响，造成在矮星系的恒星形成区中，由于产生超新星爆发的机率低，导致被爆发所吹散的星际物质会较少，间接地让更多的星际尘埃气体遗留在恒星形成区，延长恒星持续形成的时间而产出更多恒星。

　　上述结论可以说明为什么在宇宙形成初期诞生的星系虽然都比较小，但是却含有多量的星际物质。而且，在其中恒星频繁地产生且金属含量较低。（编译/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Space.com

论文连结：The Astrophysical Journal

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　一个大型的国际研究团队发现的证据显示，小麦哲伦星系并非是一个单一星系，而是两个星系，一个在另一个的后面。多年来，麦哲伦星系一直被认为是两个不规则的矮星系，在南半球看起来彼此非常接近，根据其大小被命名为大、小麦哲伦星系。1980年代末，一些证据显示小麦哲伦星系（Small Magellanic Cloud，SMC）其实是两个矮星系，而在此次新的研究中，研究团队发现了更多证据，显示SMC确实是两个小型矮星系。

图说：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。图片来源：Andrew Lockwood

　　为了进一步了解SMC，研究团队首先研究了来自欧洲太空总署盖亚任务（Gaia）的资料，从而估算SMC各个部分恒星的平均速度。接下来研究来自澳大利亚平方公里阵列探路者（Australia Square Kilometre Array Pathfinder）的数据，进一步了解大、小麦哲伦星系中的星际介质。并分析APOGEE调查数据，这些数据由Sloan Foundation Telescope和NMSU Telescope的双向300光纤摄谱仪提供。透过以上的证据，研究团队发现SMC两个「部分」的化学成分截然不同，并且具有不同的速度，其中距离星系较近的部分移动得更快，这两个部分的质量大致相同，且都与LMC有相互作用。

　　研究团队得出的结论是，这些证据非常有力地表明存在两个独特的星系，相对于地球而言，其中一个星系似乎位于另一个星系的后面，而这样的相对位置也说明了为什么直到最近才注意到SMC可能是两个星系的原因。根据研究团队的计算，这两个星系中距我们较近的一个离地球约199,000光年，而较远的一个距离约215,000光年。相关研究成果发表于《arXiv》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

　　哈勃太空望远镜上第三代广域照相机（WFC3）拍摄的一幅新的红外线影像，显示了鲸鱼座中数十个星系，包括SDSS J020941.27+001558.4、SDSS J020941.23+001600.7和HerS J0209411. 001557。天文学家在声明中表示，当我们研究这张图片时，到底在看什么？是距离地球195亿光年的遥远星系？还是距离相对较小只有27亿光年更近的发光红色星系？亦或是看起来与第二个星系相当接近的第三个星系呢？答案是3个都是，更准确地说，我们正在观察所有这些星系发出的光，即使从地球上看，最遥远的星系就在第一个星系的正后方，事实上，也正是这种对齐使得这幅影像中的特定视觉效果成为可能。

图说：这张哈勃影像显示了鲸鱼座中的各种遥远星系，大多数星系都很小，但也有一些较大的星系和一些恒星，可以看到一些细节。 中心有一个椭圆形星系，其核心发出明亮的光芒，盘面宽广；一个一侧较厚的微红色扭曲的光环围绕着其核心；一个小星系作为一个亮点与环相交。图片来源：NASA / ESA / Hubble / H. Nayyeri / L. Marchetti / J. Lowenthal

　　在这张影像中的中心亮点是其中一个距离较近的星系，名为SDSS J020941.27+001558.4；而在它上面的另一个亮点，似乎与弯曲的新月形的光相交的是第二个较近的星系SDSS J020941.23+001600.7；最后，那弯新月形的光本身就是来自非常遥远的星系的「透镜」光，称为HerS J020941.1+001557。来自HerS J020941.1+001557的光线被前景星系的重力弯曲并放大成一个圆圈，称为爱因斯坦环。当一个非常遥远的天体发出的光，被中间一个巨大天体所弯曲时，就会出现爱因斯坦环。

　　因宇宙本身的结构，时空会被质量弯曲，因此穿过时空的光也会弯曲，称为引力透镜（台湾名：重力透镜）效应。因此当一个星系发出的光在重力场例如星系或星系团附近经过时，光线会像通过透镜一样产生弯曲，放大倍率可以高达10倍甚至更多，因而变得清晰可见。若当二者恰巧对齐时，就会产生独特的爱因斯坦环形状，根据对齐的精确程度，会在透镜天体周围出现看起来像围绕透镜物体完整或部分的光环。有兴趣的读者可以透过一个名为「SPACE WARPS」的公民科学项目，一起来帮助天文学家寻找这些引力透镜候选者。（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

　　在遥远的宇宙深处，漂浮着一个与我们银河系极其相似的星系，近期一个跨国研究团队透过詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的近红外相机拍摄，发现了一个被命名为ceers-2112的模糊区块。

　　虽然对照片的初步检查并没有发现比模糊斑点更多的东西，但利用哈勃太空望远镜的进一步以更短波长来观测时，科学家看到了一个复杂的棒状螺旋结构，就像银河系一样，但有点小。星系以各式各样的形状、大小和光度呈现，从较为单纯的椭圆星系到螺旋或不规则星系，长久以来科学家一直认为复杂的形状需要时间，一般认知中，像银河系这样的棒旋星系形成时间应该不会早于80亿年前。

　　星系或多或少是在重力作用下聚集在一起的大量尘埃和气体，有些是物质提供的引力，较多一部分则被认为是暗物质聚集的结果。只要有足够的物质聚集在一处，核融合就会产生，而旋转的尘埃和恒星所包含的惯性总和可以使初生星系也被带动旋转，各种作用力及角动量的影响，可能会使星系压扁成盘状，最终在不同的天体牵引力影响下，形成椭圆、螺旋、棒旋或不规则星系。

　　然而，研究团队对ceers-2112的观测显示，在大爆炸后仅仅20亿年，它就已经看起来相当奇特了，虽然这个星系仍然不够明亮，无法令科学家看到它旋臂的细节，但它的中心有一个增厚的棒状结构，种种迹像显示出星系成熟或演化的速度比我们先前所认为的要快得多。

　　随着JWST持续提供早期宇宙的惊人影像，我们不仅会了解像ceers-2112这样的星系是如何形成的，还会更懂得银河系的演化过程，相关的论文发表在《自然》期刊上。（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

　　天文学家利用阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）探测到一个遥远星系的磁场，它的光经过了110多亿年才到达我们这里，我们看到的是宇宙刚诞生25亿年时的样子，这为了解像我们银河系这样的星系其磁场是如何形成的提供了重要的线索。

图说：影像中显示遥远的9io9星系中磁场方向，9io9内的尘埃颗粒在某种程度上与星系的磁场对齐，因此，它们会发出偏振光，这表示光波会沿着一个偏好方向而非随机振荡。ALMA侦测到此偏振讯号，天文学家可以根据此讯号计算出磁场的方向，此处显示的是叠加在ALMA影像上的曲线。图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.

　　宇宙中的许多天体都有磁场，无论是行星、恒星或是星系。研究人员表示我们银河系和其他星系都充满了磁场，横跨数万光年，尽管它们对于星系的演化至关重要，但我们对这些磁场的形成过程却知之甚少。目前还不清楚星系中的磁场在宇宙生命周期的早期是如何形成的，以及形成的速度有多快，因为到目前为止，天文学家只绘制了离我们较近星系的磁场。现在，利用ALMA研究团队在遥远的星系中发现了一个完全形成的磁场，其结构与在附近星系中观察到的类似，这个磁场比地球磁场弱约1,000倍，但范围超过了16,000多光年。这项发现为我们提供了关于星系尺度的磁场是如何形成的新线索，在宇宙历史的早期观测到完全发展的磁场，表示跨越整个星系的磁场可以在仍在生长的年轻星系时期迅速形成。

图说：这张红外线影像显示遥远的星系9io9，可以看到它是一条围绕着明亮的附近星系弯曲的微红色弧线。这个附近的明亮星系就像一个重力透镜，它的质量使周围的时空发生了弯曲，因此扭曲了背景中来自9io9星系的光线。此彩色影像是由欧南天文台（ESO）位于智利的可见光和红外巡天望远镜（VISTA），和位于夏威夷的加法夏望远镜（CFHT）拍摄的红外线影像组合而成。图片来源：ESO/J. Geach et al.

　　研究团队认为，早期宇宙中强烈的恒星形成可能在加速这些磁场的发展中发挥了作用。此外，这些磁场反过来也会影响后代恒星的形成过程，这一发现打开了了解星系内部运作的新窗口，因为磁场与形成新恒星的物质有关，为了进行这项探测，团队在遥远星系9io9中寻找尘埃颗粒发出的光。星系中充满了尘埃颗粒，当存在磁场时，这些颗粒会对齐，并且发出的光会发生偏振。这表示光波会沿着一个偏好方向而非随机振荡。当ALMA侦测到并绘制来自星系9io9的偏振讯号时，首次证实了非常遥远的星系中存在磁场，天文学家可以根据此讯号计算出磁场的方向。研究人员表示任何其他的望远镜都无法做到这一点，希望透过这次和未来对遥远磁场的观测，能解开这些基本的星系特征是如何形成的谜团。相关研究成果发表于《自然》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SciTechDaily

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的主要科学目标之一是观察我们认为第一批星系诞生的时代，并了解它们形成、演化和组成的细节。随着每次深入地回顾过去，它总是不断的刷新所见最遥远星系的记录，让天文学家收集足够的数据，从而对早期宇宙有更深入的了解。最初的星系应是未受重元素污染，但直到最近我们才有能力回顾如此遥远的过去。除了距离较远之外，光在太空中传播的时间越长，它就会变得越红。因此，直到韦伯的发射，我们才有了一台足够大且足够灵敏的望远镜来观察这么远的距离。

图说：前景中的大星系名为LEDA 2046648，看到它的时间约在10亿年前，而其他大多数星系则位于更远的地方，因此被看到的时间也更久远。图片来源：ESA/Webb, NASA & CSA, A. Martel

　　丹麦的研究团队相信他们用JWST观测到一些最早的星系，这些星系非常古老，甚至可能还在形成的过程中。一个星系比例已知的标准是，在过去120亿年的历史中，亦即宇宙年龄的5/6左右，星系与其重元素之间的比例保持不变。 但透过JWST天文学家发现最年轻的星系其恒星与重元素的比例却不同，因为它们还没有经历恒星形成和恒星死亡的循环，尚未有金属（比氢和氦更重的元素）得以丰富气体云。

图说：元素-恒星质量图，星系越靠右，质量越大，越往上，含有的重元素越多。灰色图示代表当今宇宙中的星系，红色图示则显示新观测到的早期星系，这些星系的重元素显然比后来的星系少得多，但与蓝带（理论观测）预测大致符合。图片来源：Kasper Elm Heintz, Peter Laursen

　　在此研究中，天文学家观测了16个星系，其中一些是迄今为止观测到最早的星系。观测结果表明，这些星系的化学丰度是后来才形成的星系的1/4，它们的重元素含量明显低于其恒星质量和产生的新恒星数量所预期该有的数值。这表示早期的星系仍然与星系际介质密切相关，并受到原始气体持续的流入，而有效地稀释了它们的金属丰度。当重力将第一批气体聚集在一起时，第一批恒星和星系就形成了。

　　研究团队表示在目前的模型中，星系在宇宙的大部分历史中都以一种平衡的形式演化，其中形成的恒星数与重元素间存在着某种关系。因此这些结果与目前的模型形成鲜明对比，但结果并不完全令人惊讶，因为星系形成的理论模型已经预测到了这一点，只是现在我们观测到了，这一结果让我们首次了解星系形成的最早阶段，它与星系之间气体的连结似乎比我们想像的更为密切。JWST将提供更多的数据，期望很快就能更清楚地了解在大霹雳后的最初十亿年中星系是如何开始形成的。相关研究成果发表于《自然·天文学》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：星系形成示意图，来自星系间的弥漫气体向中心坠落，引发恒星形成并成为星系旋转盘的一部分。当恒星死亡时，会将气体送回星系（和星系际空间），因而富含重元素。图片来源：Tumlinson et al. (2017)

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　在最新的哈勃太空望远镜所拍摄的影像中，呈现出位于鲸鱼座的棒旋星系NGC 1087，在其悬臂上存在着年轻与古老恒星。而悬臂上黑暗冷分子云破碎的裂隙中，透出红色光线的位置，就是以冷分子云为原料，不断地形成新恒星的区域。

图说：这张由哈勃太空望远镜所拍摄的影像，显示在蛇状棒旋星系NGC 1087的悬臂中，有许多年轻和古老的恒星。影像来源：science.nasa.gov。

　　相较之下，蓝色区域中存在着高温的大质量恒星，经由天文学家研究之后，发现其中许多恒星都是属于一种含有高比例的重元素、质量大，会吹出大量强烈的恒星风，而且活动非常不稳定的恒星，称为沃夫-瑞叶星（Wolf-Rayet stars，简称为W-R stars）。虽然如此，此星系所有的观测纪录中，也只有一颗恒星在1995年8月演化至超新星爆发的阶段，天文学家也在那时刻记录到星系亮度突然增加。

　　然而NGC 1087最显著的特征，是位于星系中扭曲悬臂的中心，也就是亮白色棒状的星系中心区域。因为它的棒状星系核心与我们银河系非常相似，只是NGC 1087的棒状区域比银河系的要短得多。由于地球位于银河系的盘面中，要观测并精确估计银河系中央棒状区域的大小非常困难，因此NGC 1087中央的棒状区域就非常值得研究。目前哈勃望远镜正在进行观测并分析，恒星在星系中央的棒状区域集体形成后，其中与周遭的分子云和气体会如何演变。（编译/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　这张宏伟的涡状星系（Whirlpool Galaxy）合成影像，来自于詹姆斯·韦伯太空望远镜近红外相机（NIRCam）和中红外成像-光谱仪（MIRI）的数据，影像中显示了令人难以置信的细节并揭示了旋臂中隐藏的特征。涡状星系位于猎犬座，直径为77,000 光年，距离我们约2,700万光年，也称为M51、NGC 5194，是法国天文学家Charles Messier于1773年10月13日所发现，视星等为8.4等，在五月用小型望远镜最容易观测到，是夜空中最著名的天体之一。

图说：詹姆斯·韦伯太空望远镜所拍摄涡状星系的合成影像。图片来源：NASA / ESA / CSA / Webb / A. Adamo, Stockholm University / FEAST JWST Team

　　天文学家认为M51的旋臂之所以特别突出，是由于与矮星系NGC 5195近距离接触受其引力的影响。这个致密的星系似乎正在拉扯着旋臂，潮汐力引发了新恒星的形成。这两个星系间的交互作用，使其成为夜空中研究得最好的星系对之一。在新的韦伯影像中，深红色区域描绘了沿着旋臂聚集的温暖尘埃，旋臂上明亮区域是恒星形成区，一直延伸至蓝白色的中央核心；橙色和黄色区域是最近形成的星团所产生的电离气体区。此外，韦伯还揭示了旋臂内存在的巨大黑色气泡，这让我们几乎可以透过星系的气体和尘埃看到遥远的恒星，这是前所未见的。

　　韦伯对M51的观测是一系列名为Feedback in Emerging extrAgalactic Star clusTers（FEAST）观测的一部分，其观测旨在揭示银河系外环境中恒星回馈（stellar feedback）与恒星形成之间的交互作用，恒星回馈是用来描述恒星向形成恒星的环境释放能量，是确定恒星形成速率的关键过程。了解恒星回馈对于建立精确的恒星形成通用模型至关重要，FEAST观测的目的是发现和研究银河系外星系中的恒星苗圃。（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

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜的最大优势之一是它能够让天文学家看到新恒星诞生区域的细节，韦伯中红外成像-光谱仪（MIRI）拍摄的最新影像展示了小麦哲伦星系中最亮、最大的恒星形成区域NGC 346。小麦哲伦星系（Small Magellanic Cloud）是银河系的卫星星系，位于杜鹃座，肉眼可见。小麦哲伦星系比银河系更原始，因为与银河系相比，它拥有更少的重元素，而重元素是透过恒星核融合和超新星爆炸所形成。由于宇宙尘埃是由硅和氧等重元素形成的，因此科学家预期在小麦哲伦星系中不会有大量的尘埃。然而，新的MIRI影像及之前韦伯近红外线相机在2023年1月发布的NGC 346影像，都显示该区域存在大量尘埃。

　　在MIRI影像中，蓝色卷发追踪着来自尘埃硅酸盐和称为多环芳香烃（PAHs）的烟灰化学分子等物质的发射。被该区域中心最亮、质量最大的恒星所加热的温暖尘埃发出更弥散的红色发射光。中心左侧的弧可能是来自弧中心附近恒星的光的反射（左下角和右上角的恒星也出现类似较暗的弧线）。最后，亮斑和细丝标志着具有大量原恒星的区域。研究小组在寻找最红的恒星时，发现了1,001个精确光源，其中大多数是仍嵌在布满灰尘茧中的年轻的恒星。

图说：詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外成像-光谱仪所拍摄恒星形成区域NGC 346。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、N. Habel (JPL)。影像处理：P. Kavanagh (Maynooth University)

　　透过结合韦伯望远镜的近红外线和中红外线的数据，天文学家得以对这个动态区域内的恒星和原恒星进行更全面的普查，这些结果将有助于我们理解数十亿年前的星系，那是宇宙被称为「宇宙正午」（cosmic noon）的时代，恒星形成处于高峰期，重元素浓度较低，就如同在小麦哲伦星系中所看到的那般。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：NASA