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深凝細看半人馬座A星系

半人馬座A星系(Centaurus A)另編號為NGC 5128,距離地球約1200萬光年,位在南天的半人馬座方向。這個星系是由英國Parramatta天文臺的天文學家James Dunlop於1826年8月4日發現的。它是個特殊的大質量橢圓星系,星系中心有個超大質量黑洞,也是全天最著名、離地球最近的電波星系(radio galaxy)。天文學家認為:其明亮的核心、強烈的電波輻射及鮮明的噴流特徵,都是其核心高達1億倍太陽質量的超大質量黑洞的傑作。

右圖是歐南天文台(European Southern Observatory,ESO)位在智利La Silla觀測站2.2米MPG/ESO望遠鏡以廣角相機(Wide Field Imager,WFI)所拍攝的半人馬座A星系,不僅彰顯了其橢圓星系的外觀,還顯示星系比較昏暗的外圍部分呈現拉長的型態,像顆雞蛋一樣。半人馬座A星系中的恆星數量多達數千億顆,多半是表面溫度較低的老恆星。但與絕大多數橢圓星系不同之處在於:半人馬座A星系平順的外觀中,有條扭曲的暗色塵埃帶橫亙於星系中心。

這條塵埃帶聚集了大量氣體、塵埃和年輕恆星。在塵埃帶的右上和左下邊緣可見明亮的年輕恆星星團因游離氫氣而發出紅色光輝;塵埃帶有些部分的塵埃量則濃到足以遮蔽後方明亮的背景。這些特徵,加上其顯著的電波輻射,都顯示半人馬座A是兩星系合併的結果。塵埃帶是可能其中一個螺旋星系的殘餘,但在合併成橢圓星系過程中受到重力擾動而顯得扭曲。

來自WFI的這系列嶄新影像,是紅、綠、藍濾鏡,加上氫離子濾鏡和氧離子濾鏡等各自做長時間可曝光後合成的結果。其中離子濾鏡部分,可捕捉半人馬座A的可見光噴流特徵,這個在先前的其他WFI影像中是很難見到的。

  從星系向左上角延伸出兩道紅色的絲狀構造群,這些絲狀構造基本上與電波影像中的噴流平行;這兩道絲狀構造基本上都是恆星誕生區,含有許多熾熱的年輕恆星。在塵埃帶左側上方、較靠星系內側的絲狀構造,距離星系核心30,000光年;而在靠近影像左上角、較外側的絲狀構造,距離星系核心則約65,000光年。另外,可能還有一道非常暗的噴流向影像右下角延伸。不過,天文學家尚不清楚這兩道絲狀結構的來源,目前較可能的原因可能是核心單獨發出的輻射游離此處物質的結果,或是氣體團塊彼此間互相衝擊的結果。

天文學家已利用各種波段、廣泛地研究過半人馬座A星系,其中特別的是電波波段和X射線波段的觀測,為研究星系中心超大質量黑洞的強烈外放能量與黑洞周遭環境交互作用最有利的兩個波段,而天文學家目前也正開始利用位在智利阿塔卡馬沙漠的全球最大電波陣列—ALMA來研究半人馬座A星系,如左圖。此外,天文學家也嘗試利用地面望遠鏡搜尋並研究類似半人馬座A這樣本地星系群以外的星系中的變星;截至目前為止,天文學家已在半人馬座A星系中發現超過200顆新的變星。

若要避開塵埃帶的遮蔽、直擊星系核心部分的內部狀況,天文學家必須使用波長較長的光來觀察半人馬座A。左圖為ALMA利用波長1.3毫米來觀察一氧化碳所發出的輻射。其中各種不同的顏色,是不同氣體雲因分佈與運動所引起的都卜勒效應造成的,綠色代表氣體雲運動方向朝向地球,橘色則代表氣體雲朝向遠離地球的方向運動。塵埃帶左右兩側顏色不同,呈現出半人馬座A這個星系的自轉狀況,或者說是這個星系中的氣體雲繞星系中心公轉的運動狀況。

影像底圖其實是另一座新技術望遠鏡(New Technology Telescope,NTT)的近紅外波段影像。影像中可見一圈以金色顯示的恆星和星團散佈,如塵埃帶一樣,是合併成這個巨型橢圓星系之前的螺旋星系的殘餘物質,在合併過程中受到重力拉扯而扭曲。NTT觀測到的這圈恆星,和ALMA觀察到的氣體雲,其實看到的是半人馬座A的同一結構特徵。

ALMA預定將於2013年全部竣工,屆時可有66座高精度天線同時運轉。ALMA目前僅完成設置約一半天線,但已完成的部分已經展現驚人的觀測能力。

資料來源:

  1. A Deeper Look at Centaurus A[2012.05.16]
  2. ALMA Turns its Eyes to Centaurus A [2012.05.31]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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