发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　最近天文学家们在银河系附近的宇宙空间中，发现一个由数个超星系团，与部分宇宙网结构所组成的气泡状结构，直径约10亿光年，气泡中心距离银河系约8.2亿光年，此项发现对于宇宙学中推测宇宙膨胀的速率，具有非常重要的意义。

图说：由数个超星系团和宇宙巨墙的一部分所组成，名为Ho’ oleilana的巨大气泡结构，是综合了宇宙流-4（Cosmicflows-4）和史隆数位巡天计划（Sloan Digital Sky surveys）的观测数据分析后发现的。气泡直径约为10亿光年，中心距银河系约8.2亿光年。由图解中显示，以气泡的大小来说，距离银河系算是很近的。图片来源：SCI News。

　　根据宇宙膨胀的理论模型，在宇宙诞生之后到约40万年的时间中，整个宇宙充满了由基本粒子所组成的高温与高密度电浆。在此时期，电子和氢、少数的氦原子核都混杂在电浆之中。若电浆中产生了密度的些微不平均，会导致重力场同步形成些微的不平均。而在密度差异所产生的重力，与电浆的压力相互平衡推挤下，将在电浆中产生疏密波，并以声波的形式在电浆中传递，此理论称为重子声学震荡（Baryon Acoustic Oscillations，简称BAO）。这种声学密度波的波前，在宇宙中的原子核将电子捕获，形成氢、氦原子的瞬间，被固定下来。之后，在这些密度较高的区域，逐渐演化形成了遍布宇宙，由星系团所组成的大气泡状结构。根据在宇宙膨胀模型在电浆中所传播的声速推测，密度波能够传递的距离约为5亿光年。

　　而目前所观测到，这个距离银河系不算太远，由星系团所形成的典型宇宙中大气泡结构，就是约130亿年前宇宙形成后所遗留下来的。由于此结构过于巨大，且距离我们较近，以至于超过天文学家们分析宇宙大结构的观测范围，而忽略了它的存在。根据观测分析的数据结果显示，此气泡结构比科学家所推测的还要大，所以宇宙膨胀的速度有可能比现在预估的还要快。因此，天文学家们认为，目前的宇宙膨胀模型，或许需要重新检视一下了。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：SCI News

论文链接：Astrophysical Journal

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　如何量称一个星系？这是一个天文学上的挑战，特别是称之为家的星系。事实证明，有几种方法可以处理银河系的质量，最近发表在arXiv预印本网站上的一项研究总结了这些方法，以提供最佳的答案。

图说：艺术家描绘的银河系（Credit: Andrew Z. Colvin）。

　　一种方法是观察星系中恒星的运动。大多数银河系的恒星以圆形轨道围绕银河系中心运行，如同行星绕着太阳转一样，恒星也绕着星系中心旋转。由于引力是使恒星保持在轨道上的力量，可用恒星的速度和离星系中心的距离来确定其轨道内的质量。接着可以画出已知恒星的速度和离中心的距离，得到所谓的旋转曲线（rotation curve）。在银河系和其他星系中对这条曲线的测量是第一个证明星系的质量远远超过可见恒星所能解释的证据，从而导致了暗物质的概念。

　　旋转曲线法的一个问题是，我们只能测量离星系中心一定距离的恒星。我们现在知道，银河系的大部分质量并不集中在中心，而是向外延伸成一个银晕（galactic halo）。我们可以从旋转曲线估计银晕的质量，但也可以观察球状星团的运动。球状星团是明亮密集的星团，由于其内的恒星受到引力的束缚，这些星团就像一个单一的物体一样在星系周围运动。它们位于银河系周围的球体中，因此测量它们的运动有助于测量银晕的质量。

　　为了测量银晕的外围区域，可以观察卫星星系的运动，比如麦哲伦星云。在距离银河系140万光年内，大约有60个小星系。由于它们位于银晕之外，其轨道运动是由银河系的质量决定。这种方法唯一的缺点是，只有几十个轨道星系，结果不是特别准确。

　　以上这些方法都是通过轨道运动来计算银河系的质量。然而有一些方法不依赖于轨道运动，例如观察矮星系的潮汐流（tidal plumes）。有一些球状星团和矮星系离银河系的中心区域太近，被潮汐力撕裂了。这些星系的残余物形成了恒星流，如人马座流（Sagittarius stream）。借由计算这些恒星流的运动，可以估计星系的质量。

　　另一种方法是观察离开银河系的恒星。偶尔一颗恒星会与另一颗恒星擦肩而过，从而获得足够的速度逃离我们的星系。由于逃逸速度取决于星系的质量，对逃逸恒星的统计测量给出了星系的质量。

　　最后，可以查看本地的星系群，包括仙女座星系及其卫星星系。本星系群在引力作用下与更遥远的星系团隔离，所以观察本星系群的平衡状态可以了解它的整体质量和银河系的质量。

　　每种方法都有其优劣性，研究小组对各种方法进行了统计平均，得出银河系质量的最佳值为1兆太阳质量。（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

　　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

　　天文学家原先认为银河系的银晕是球对称，但哈佛·史密松天体物理中心团队经由高精度测量认为并非如此，而是倾斜的橄榄球形，并认为这是由于70到100亿年前银河系与另一个较小的星系碰撞所造成的。

　　当时银河系与一个名为盖亚香肠（Gaia-Sausage-Enceladus, GSE）的矮星系碰撞，并将GSE矮星系撕碎，而来自两个星系的恒星形成了围绕星系的银晕，两者之间的相互作用也导致了银晕中的恒星堆积，从而显著的改变了银晕的形状，再加上GSE以一定的角度切入，碰撞也使其倾斜。

　　或许有人认为，经过数十亿年银晕会渐渐变成球型，但事实是银晕仍维持原来奇怪的外貌。研究团队认为是因为暗物质在起作用，倾斜的银晕强烈地表示潜藏的暗物质晕也是倾斜的，非球对称的暗物质晕可能会对地球实验室中检测暗物质粒子的能力产生显著影响。如果暗物质晕确实存在倾斜，那么这些神秘物质可能更集中在某些区域，若能找到这些区域，那么当地球在未来穿过它们时，天文学家将有机会检测到与暗物质的相互作用。

　　不仅银河系拥有银晕，每个星系都有以暗物质为主的星系晕，虽然我们看不到暗物质，但它为可见物质的分布提供了一个框架，包含星系内的恒星、星团、星云以及银晕中的恒星。研究团队认为要了解银河系的历史，研究银晕是个很好的开始，因此他们主要以盖亚任务（GAIA）所获得的数百万银河系恒星的位置、运动和距离，以及银晕高分辨率光谱巡天观测（H3 Survey）计划资料进行模拟，获得了银晕呈现橄榄球形的成果，而这将有助于他们解决有关银河系天体物理学问题。相关研究成果将发表于《The Astronomical Journal》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：艺术家描绘银河系扭曲、倾斜的银晕。图片来源：Melissa Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian

图说：艺术家对GSE矮星系碎片的印象。近100亿年前GSE在其早期形成阶段与银河系合并，现在可以在整个银河系和银晕中找到它的碎片。图片来源：ESA

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　一般来说，最亮的恒星通常寿命最短，它们在几百万年内消耗掉氢，然后爆炸成耀眼的超新星，其核心会坍缩成中子星或黑洞，这些小而暗的天体就如宇宙墓地散落在银河系之中。它们都很难被发现，因为中子星的直径约15公里，除非它的磁极对准我们成为脉冲星，否则是非常难被看到的。恒星级黑洞更小，而且不会发光，通常是在它们吃掉伴星成为微类星体时，或在它们经过我们和更遥远的恒星之间，透过重力微透镜效应才被看到。

　　天文学家目前尚未观察到足够多的中子星或黑洞来绘制它们的分布图，澳洲悉尼大学的团队分析当前银河系中恒星的分布，并模拟恒星残骸如何被恒星相互作用拉扯和偏转。团队认为这些恒星残骸通常比银河系的现有恒星更老，因此它们有更多时间移动到新的轨道路径。团队发现这些恒星残骸分布在比可见银河系厚三倍的平面上，更令人惊讶是约有三分之一的恒星残骸正在从银河系弹出。在模型中，约三分之一的恒星残骸经历了一次近距离的恒星相遇，使它们的速度得到了极大的提升，最终将摆脱银河系的引力，这意味着随着时间的推移，银河系将逐渐失去质量。这出乎天文学家意料之外，先前知道像球状星团可以蒸发，但银河系的质量要大得多，预期蒸发量会很小。

　　该模型还有另一个讶异之处，这些恒星残骸相当均匀地分佈在整个银河系中，大多数恒星在距离一百光年内就会有恒星残骸。对太阳而言，最近的恒星残骸可能就在65光年之处，但我们却不知道它。天文学家预期随着越来越多的巡天天文台上线，例如薇拉·鲁宾天文台，将可以捕捉到足够多的微重力透镜事件，并发现这些恒星残骸的位置，最终了解它们分布现象。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）

图说：中子星和恒星质量黑洞的大小。图片来源：Todd Thompson, Ohio State University

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　意大利国家天体物理研究所（INAF）领导的研究团队，透过人工智慧技术应用到HI4PI巡天数据资料，发现银河系恒星在爆炸后所产生的印记。科学家分析这种氢原子分布的丝状结构，推断它保存古代超新星爆炸和银河系自转过程等资讯，论文发表在Astronomy & Astrophysics期刊上。

　　HI4PI计划目的是观测全天域氢原子（H I）分布现象，主要使用澳洲64米帕克斯（Parkes）射电望远镜、德国100米埃费尔斯贝格（Effelsberg）射电望远镜与美国110米绿堤射电望远镜（GBT）。这计划为观测氢原子发射波长21公分的无线电波，能观测到全天域氢原子分布及其径向速度的讯息，在结合银河系自转模型后，能了解发射源距离有多远。

　　为了分析银河系氢原子的分布，团队应用了一种常用于自动检查和分析卫星图像的数学演算法，梳理出氢气中不容易凭肉眼察觉的精细结构。这些细丝气体组成的广泛网状结构，靠近银盘的细丝大多是垂直于银河系盘面，少数不垂直的细丝方向似乎是随机分布的。在距离银河系盘面超过约3万3000光年的细丝大多是平行于银河盘面。研究人员表示，这些现象可能是多次超新星爆炸后的残余物，它们扫过气体并形成气泡结构，当达到银河平面上的特征尺度后气泡破裂，就像气泡酒中到达表面的气泡一样。

　　团队认为星际介质很容易受到恒星和超新星的影响，所以发现这些丝状结构是理解星系中恒星形成过程的重要一步。此外，银河系外围细丝呈现水平结构处的大质量恒星数量很少，所以超新星数量也不多，这表示细丝特征能记录恒星的能量和动量塑造银河系气体的过程，可以帮助天文学家了解形成银河系圆盘的动力学，并能重建银河系的历史。（编译/台北天文馆研究员李瑾）

HI4PI计划所见银河系原子氢分布

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家使用阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA），在银河系中心发现了一个具有两个旋臂，看似微型螺旋星系的吸积盘，围绕着一颗巨大的恒星旋转，这颗恒星距离地球约26,000光年。原恒星盘即新生恒星周围的吸积盘，是恒星形成的重要组成部分，可以不断地将气体从环境中传送到原恒星中，可说是恒星诞生和成长的摇篮。

　　在过去的几十年里，围绕在类似太阳质量原恒星的吸积盘广泛的被研究，并得到了大量的观测和理论成果。但对于大质量的原恒星，尤其是超过30个太阳质量的早期O型原恒星，其吸积盘是否发挥作用，以及如何在形成的过程中发挥作用却仍不清楚。这些大质量恒星的本质亮度可高达太阳的数十万倍，对整个银河系的环境产生强烈的影响。

　　在这项新研究中，研究团队使用ALMA对银河系中心人马座C分子云中的一颗大质量原恒星周围的吸积盘进行成像。这个圆盘直径约4,000天文单位，围绕着一颗32个太阳质量的早期O型恒星旋转。研究发现早期大质量O型恒星的形成确实历经了一个有吸积盘的阶段，且更有趣的是清晰地显示出类似于螺旋星系的两个旋臂，这在原恒星盘中很少见。由于重力不稳定性引起的分裂，可能会使吸积盘中出现螺旋臂，但在此研究中却发现吸积盘在重力上是稳定的。

　　天文学家在距吸积盘约8,000天文单位的地方，发现了一个约3个太阳质量的物体。透过数值模拟综合分析，重现了这个物体在1万多年前飞掠并扰乱吸积盘而导致旋臂形成的场景，而数值模拟与ALMA的观测结果完全吻合。因此研究团队表示最有可能的情况是吸积盘中的旋臂是由于入侵物体飞掠的遗迹。该研究成果发表于《Nature Astronomy》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：吸积盘和飞掠天体的历史示意图。从下到上显示它在12,000年前、8,000年前、4,000年前和现在的演变过程。图片来源：Lu et al.

资料来源：SCI-NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　台湾中央研究院天文及天文物理研究所参与「事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）」国际合作计划，观测银河系中心超大质量黑洞研究成效卓越，于2022年5月12日晚间举办全球同步记者会，公布银河系中心超大质量黑洞的第一张影像，亦成为银河系中心黑洞存在的「第一个直接观测证据」。

图说：银河系中心超大质量黑洞人马座A星的第一张照片

　　事件视界望远镜科学团队（EHT），曾在2019年拍摄了第一张位于室女座M87星系中心的超大质量黑洞剪影，震惊全世界。事隔三年，又公告这「开创性」的讯息，其内容就是科学家们追踪多年的银河系中心区域，那个看不见的超大质量致密天体，名为人马座A星（简写为Sgr A*）。Sgr A*黑洞与M87星系中心黑洞图像拥有相同的环状结构和剪影。黑洞强大的重力，导致事件视界外，光子的运动轨迹形成弯曲状态，这两个黑洞的明亮光环形状与大小，其结果亦验证广义相对论预测。本突破性发现有助于进一步理解银河系中心，以及此巨大黑洞如何与周围环境相互作用。

图说：夏季银河

　　先来比较这两黑洞的差异，位于M87星系中心的黑洞质量约为太阳的65亿倍，距离地球约为5,500万光年；而位于银河系中心的黑洞质量约为太阳的430万倍，距离地球约为2.5万光年，两者质量相差约1500倍，距离差了2000倍。而针对观测难度而言，银河系中心的黑洞离地球较近，其在天空中的张角比较大，但受银河系盘面大量星系介质的影响，其观测难度将大大提升。并且在黑洞周围，物质环绕的时间尺度较大的黑洞所花时间较长，相对之下Sgr A*黑洞周围物质环绕速度较快，事件视界望远镜科学团队利用特长基线干涉技术（VLBI）观测，对Sgr A*黑洞来说就太慢了。

　　中央研究院天文及天文物理研究所研究员陈明堂表示，本次公布的黑洞影像由全球8座望远镜共同完成，中研院负责运转或参与建造的望远镜就有3座：「次毫米波阵列望远镜（SMA）」、「马克斯威次毫米波望远镜（JCMT）」，及「阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）」，皆成为解开本世纪科学之谜的重要工具。事件视界望远镜科学团队（EHT），克服了上述观测上的困难，成功解开银河系中心黑洞的面纱。

　　另外，事件视界望远镜科学团队（EHT）在黑洞理论数值模拟，利用相对论性磁流体力学（General Relativistic Magnetohydrodynamics），成功模拟出黑洞周围强重力场、磁场与流体的环境。研究团队透过理论数值模拟，产出180万张黑洞影像，及130万个黑洞系统光谱，并利用Sgr A*黑洞11项观测结果当筛选条件，过滤出可能的黑洞与其周围环境的特色，并模拟出其观测结果。

图说：黑洞理论模式模拟（图片来源：中研院记者会影像）

　　本次EHT黑洞影像观测成果，集结全球上百个研究机构、超过300名研究人员共同参与。论文亦已于2022年5月12日刊登在《天文物理期刊通讯》。（编辑：台北天文馆林琦峯）

资料来源：中研院
补充资料：如何「看见」银河系中心的黑洞？.pdf

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　两周后，欧南天文台（ESO）将向世界展示关于银河系的新讯息。虽然到目前为止，谁都不知道他们会宣布什么，但根据我们的了解，接下来即将公布的结果来自于事件视界望远镜（EHT）科学团队，他们曾在2019年拍摄了第一张黑洞影像。

　　而多年以来，EHT团队一直在持续关心我们银河系的心脏，人马座A*超大质量黑洞所在地，他们将于北京时间2022年5月12日21时00分进行线上直播，随后将有来自世界各地的6名天文学家在youtube上举行活动，如果天文学家们成功地拍摄到了人马座A*的直接图像，那麽这将是一个你不能错过的历史性时刻。

　　由于黑洞会吸收所有的电磁波，所以从本质上来说，我们只能看到它的轮廓，它代表着光线无法逃脱黑洞引力之处，在欧南天文台的新闻稿中透露会有一些「开创性」的东西，这也是他们在2019年宣布第一张黑洞影像所使用的词汇，2019年所拍摄到的黑洞位于M87星系，它的质量为太阳的65亿倍，视界半径达到了200亿公里；而人马座A*虽然离我们更近，但对比于M87星系中心，它相当小，仅有太阳质量的430万倍左右。

　　目前全世界的天文迷都翘首以盼，想要了解欧南天文台提供给我们什么新奇的发现，你可以点击链接了解细节，下方亦有预直播链接。（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

　　以往天文学家认为来自银河系中心的神秘伽马射线源自于暗物质，现在澳大利亚国立大学（ANU）的研究团队找到了新的解释。

　　大约在十年前，天文学家使用NASA费米伽马射线太空望远镜（GLAST）测量银河系中心时，发现一种高能的光超出了他们所能解释的范围，即所谓的银河系中心过剩（GCE），此现象长期以来一直困扰着天文学家。现今澳大利亚国立大学的研究表示这种特殊的伽马射线讯号，实际上可能来自一种特定类型快速旋转的中子星。

　　研究人员发现它可能来自于毫秒脉冲星，一种旋转速度非常快，大约每秒可旋转100次的中子星。在此之前天文学家就曾在太阳系附近探测到单个毫秒脉冲星的伽马射线发射，所以知道这些天体会发射伽马射线。而从研究团队的模型显示，数量约10万颗此类恒星的整体发射量，将可以产生与银河系中心过剩完全一致的讯号。

　　这个发现意味着科学家必须重新考虑要在哪里寻找关于暗物质的线索，也因为我们完全不了解暗物质的性质，所以任何潜在的线索都会让科学家感到激动不已。而此次的研究结果显示了产生伽马射线的另一个重要来源，例如离我们最近的仙女座星系其伽马射线讯号可能主要也来自于毫秒脉冲星。该研究成果发表于《Nature Astronomy》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

费米伽马射线太空望远镜所拍摄银河系伽马射线图像。图片来源：NASA/DOE/Fermi LAT

资料来源：The Australian National University