[ASWEB]星系家庭寫真照

古老的星光，啟程於大霹靂後約30億年，以每年9.6兆公里的速度，歷經107億年而抵達地球，為今天的我們帶來驚喜，因為呈現在我們眼前的是：已知最早的螺旋星系。不過，107億年前的螺旋星系究竟有什麼特別呢？

UCLA天文教授Alice Shapley最近剛在Nature期刊上發表這項觀測研究結果，她向媒體表示：「如果我們回溯到宇宙早期，所看到的星系通常是怪模怪樣：是塊狀的、不規則的，而不會是對稱的，大部分古老星系看起來都像一列火車被撞後的殘骸。因此我們對這張圖像的第一印象是，這個星系怎麼會這麼特別，特別的美麗？」

在今天的宇宙裡，星系分為幾種型態。譬如像我們的銀河系是屬於螺旋狀的星系，星系裡有恆星和氣體盤，新興恆星在盤面上形成，恆星運動的方式是旋轉。除了螺旋星系以外，星系還有其它類型，譬如：橢圓星系，從外表看起來，它的形狀正好比一顆巨大的球，球體裡頭大多是較老、顏色偏紅的恆星，恆星的運動方向是隨機的。其他還有很多體型較小的不規則形星系，裡面的恆星只是因重力被「綁」在一起，但沒有任何可見得到的結構特徵。

早期宇宙中，星系結構在組成比例上與今天的宇宙大大不同，主要充斥在其中的都是一些不規則型星系。

根據UCLA的新聞發佈稿，Shapley教授所領軍的這組研究團隊是在透過哈柏太空望遠鏡去觀測早期宇宙中300個很遙遠的星系以了解它們有何特性的過程中，偶然發現了BX442。

回憶和這次新聞主角-「BX442星系」的初相遇，科學家們表示，雖然它在所有300個受觀測星系中已經是質量最大者，不過，最初他們並未想要給它取個什麼響亮的名字，只簡單給了它一個編號：BX442，而初次接觸所留下的第一印象就是，視覺錯覺；他們想，或許這只是看到兩個星系互相疊加所產生的影像。

然而，教人跌破眼鏡的是，事實上這個星系卻果然存在！另一位來自加拿大Toronto大學的論文共同作者David Law表示，以現階段的智慧，我們會認為，具有如此「大設計」（grand design）的螺旋星系，在早期宇宙中，根本就不會存在。（所謂” grand design”，指的就是在形狀上具有明顯的「旋臂」特徵者）

既然取得了一個如此獨一無二的BX442影像，為了能對它有更進一步認識，於是研究人員前往位於夏威夷毛納基山上的凱克望遠鏡去尋求協助，他們使用OSIRIS攝譜儀，一共研究了3，600個資料源，包括位在BX442星系的裡面以及其四周附近的都有，所獲得的這份光譜資料對於他們終於能確認這座星系「確實具有旋臂特徵」帶來極寶貴的幫助。也使他們能確認這不是兩個星系「正好在排列上出現巧合，湊巧疊加在一起」而已。

當研究團隊確認這個圖像並非來自視覺錯覺，而是這些旋臂特徵真的屬於「BX442星系」時，團隊成員們的反應簡直是興奮到爆。事實上他們還看到似乎有證據也顯示出這個星系中央有一顆巨大的黑洞，而且黑洞或許也和BX442星系的演化也有所相關。

但是，為什麼這顆星系看起來會這麼像一顆「現代版」的星系呢，又為什麼今日結構型態最為普遍的星系在古老宇宙中是那麼的罕見呢？

這就帶我們要回到「旋臂特徵形成原因」上去探究一番了。研究員認為，這個古老的螺旋星系形成的起始點可能指向了那顆位置在BX442附近的同伴矮星系（companion dwarf galaxy），還有兩者之間所發生的重力交互作用。矮星系的光譜資料在OSIRIS攝譜儀所提供的圖像上也看得到，就是位置在左上角部分的那塊斑點，後續方面，還有Arizona大學的研究人員Charlotte Christensen以數值模擬的方式加以確認。最後，小星系的命運將會是什麼呢？根據Shapely教授的想法，它可能是會被合併，成為BX442的一部分。

雖然圖像上看起來好像只是一顆鄰近星系而已，但是別忘了在早期宇宙中星系合併的頻率比現今高得多，當時來自星際介質的氣體如雨水般源源不絕澆灌，這些氣體餵養著恆星，也使得恆星形成速度比現在快得多，就連黑洞的生成也是以加快動作的速度發生，今天的宇宙如果和早期宇宙相比，想必將因「無聊透頂」而大為失色吧。

關於這個觀測項目的下一步計畫是什麼，Shapley表示，該團隊正規劃要去取得這顆星系在其他波段的各種圖像，他們想要為BX442中恆星和氣體的組合狀況繪圖。

早期星系熱鬧無比，變動劇烈程度遠大於我們今日所見的螺旋星系，兩者之間明顯不同，在Shapley主持的這支天文團隊的心目中，「BX442所扮演的正是其中的一個關鍵鏈結。事實上，且不論旋臂結構在宇宙的哪一段時期形成，BX442都能大幅突顯出，星系合併的交互作用怎樣影響旋臂結構的形成。」

因此，研究BX442能幫助天文學家了解螺旋形狀的這種星系是如何形成的。我們的家園，銀河系-也是一顆螺旋星系。（Lauren 譯）

圖說：藝術家繪製的BX442星系及其「伴矮星系」（“companion dwarf galaxy”， 位置在圖的正上方略為偏左） 圖片來源： Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics/Joe Bergeron

資料來源：中研院天文網[2012.08.03]

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上圖是歐南天文台（ESO）超大望遠鏡（Very Large Telescope）拍攝的NGC 1187星系，是到目前為止天文學家曾拍過這個星系的影像中最精細的。這個離地球約6000萬光年遠的螺旋星系，位在南天的波江座方向。過去30年間曾2度在此星系中發現超新星爆炸事件，其中最近一次發生於2007年。

威廉‧赫歇爾（William Herschel）於1784年首度發現NGC 1187，鄰近波江座τ3星，總亮度約10.6等，以口徑15公分以上的業餘望遠鏡便可見到。它是個幾乎是正面面對地球的螺旋星系，因此可清楚看到它的螺旋結構。影像中可清楚看到NGC 1187約有6條旋臂，每一條旋臂都含有大量氣體與塵埃。旋臂呈現藍色特徵，顯示旋臂中已有大量年輕恆星自星際雲氣中誕生。

將目光移到星系中心區域，可見核球（bulge）部分呈現黃色色調。這部分主要是由老恆星、氣體和塵埃所組成。不過NGC 1187的核球並不是接近圓球形，而是橢長形，顯示NGC 1187中心是個不甚明顯的棒狀結構（bar），旋臂上的氣體可能是經由這樣的棒狀結構流入星系中心區，使星系中心區的恆星形成比例得以增加。

沿著NGC 1187外圍區域，可見到許多更暗、更遠的星系，其中有些遙遠星系甚至可透過NGC 1187盤面而顯現出來。絕大部分遙遠星系帶著紅色色調，和距離較近、帶著藍色色調的星團對比鮮明。

NGC 1187看來雖寧靜且永恆不變，但其實近30年來，這個星系中已經發生過2次超新星爆炸，第一次是在1982年，第二次則在2007年。超新星爆發是大質量恆星演化到末期或是雙星系統中的白矮星因質量累積超過極限而引起的劇烈爆炸事件。超新星爆發是宇宙最劇烈的爆發事件之一，因此會在短時間之內，成為該宿主星系中最明亮的天體，有時甚至超過整個星系的總亮度，數週或數個月後才逐漸消退到不可見的地步。它在這個非常明亮的短時間內所發出的能量，超過太陽約100億年生命期中所發出的總能量。

1982年10月，歐南天文台La Silla觀測站的天文學家在NGC 1187星系中發現超新星SN 1982R；2007，南非業餘天文學家Berto Monard在這個星系發現第2顆超新星SN 2007Y。有一組天文研究團隊隨後利用各種不同的望遠鏡對SN 2007Y做詳細的追蹤觀測，時間長達1年。這幅ESO的NGC 1187影像就是他們的觀測成果之一，讓天文學家們驚喜的是，即使過了超新星爆發最亮期許久之後，仍能在影像中見到這顆超新星的亮光，SN 2007Y就位在這幅影像中的星系下緣附近。

資料來源：A Blue Whirlpool in The River[2012.08.01]

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右圖是歐南天文台（ESO）4.1米的VISTA紅外巡天望遠鏡（Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy）所拍攝的M55星團。這個龐大而擁擠的球狀星團含有數萬顆恆星，而這個巨大的恆星蜂巢，是宇宙中最古老的天體之一。天文學家藉由研究像M55這樣的球狀星團來瞭解星系如何演化，以及恆星如何變老。除了M55之外，還可在影像中見到許多背景星系，其中最明顯的是星團右上角那個側向地球的螺旋星系。

球狀星團因受到重力作用而形成一個緊密的球狀外觀。在M55中，數萬顆恆星擠在直徑僅約太陽到匹鄰星約25倍大的狹小空間中，使得恆星彼此間很靠近。匹鄰星是半人馬座Alpha星（南門二）這個三合星中的C星，距離4.2光年，是已知最靠近太陽系的恆星。

天文學家目前已在銀河系中發現約160個球狀星團。最新發現的兩個球狀星團，就是VISTA的貢獻。（請參閱天文新知2011-10-20 VISTA看透銀河中心，在銀心彼端發現2個球狀星團）。天文學家估計：最大型的星系中，可能可以擁有數千個這類球狀星團。

根據研究，球狀星團中基本上都是在約100億年前形成的，而每個星團中的成員基本上都是從同一片雲氣中誕生。由於它們是在大霹靂之後僅約10~20億年左右形成的，其原始星雲的成分是最單純、最輕也最普遍的氫，伴隨少部份氦，以及極少量的其他重元素（金屬元素），如氧或氮等。這種金屬豐度低的現象，讓它們與後期誕生的恆星，如太陽等，有所區別。太陽約於46億年前誕生，大約只有球狀星團成員星的一半年齡而已。因為後期誕生的恆星所使用的材料，是一代一代的恆星們演化到末期，發生超新星爆炸或默默形成行星狀星雲後，將演化過程中的核融合產物拋回太空的結果，因此愈近期誕生的恆星，金屬豐度愈高。

M55位在南天的人馬座方向，距離地球約17,000光年，整個星團的寬度相當於滿月的2/3，以一般小型望遠鏡就可以觀賞。這個星團是法國天文學家Nicolas Louis de Lacaille於1752年首度發現，26年後另一位法國天文學家梅西爾（Charles Messier）將其收錄進他著名的梅西爾星表中，編號第55號，故標記為M55。這個天體另一編號為NGC 6809。

資料來源：VISTA Views a Vast Ball of Stars[2012.05.09]

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