「看見宇宙塵埃之間的更遠恆星!」韋伯望遠鏡捕捉千萬光年外動態,探索星系誕生奧秘

2024-02-01 11:30
韋伯太空望遠鏡捕捉的螺旋星系「NGC1300」影像,該星系距離地球約6900萬光年。(截自NASA官網)

韋伯太空望遠鏡於2021年發射升空,2022年開始蒐集數據。1990年升空的哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)至今仍在運作,它主要透過可見光和紫外光波段進行觀測,韋伯太空望遠鏡的主要觀測波段則為紅外光,它拍攝了許多驚奇絢麗的影像,觀測成果也重塑了人們對宇宙歷史的認識。

《路透》(Reuters)報導,參與「鄰近星系高角解析度物理學」(PHANGS)計畫的學者於29日公開一批韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)最新的觀測影像。這批影像由韋伯太空望遠鏡的近紅外相機(NIRCam)及中紅外儀器(MIRI)捕捉,展示了約10萬個星團和數十億顆恆星,其中包括銀河系附近的19個螺旋星系(spiral galaxy)。影像的細節讓團隊成員非常興奮,它們提供新的線索,供學者探索恆星形成以及星系結構、演變的奧秘。

螺旋星系的形狀類似巨大的風車,是常見的星系類型,地球隸屬的銀河系就是其中之一。韋伯望遠鏡最近拍攝到的19個星系裡頭,最靠近我們的星系是「NGC5068」,距離地球約1500萬光年,而最遠的星系是「NGC1365」,與我們相隔6000萬光年。這代表我們得以一窺1500萬年前和6000萬年前的宇宙另一頭,天文學家也能藉此近一步研究天體如何生成。

牛津大學(University of Oxford)的天文學家威廉斯(Thomas Williams)負責主導PHANGS的影像數據處理工作,他指出韋伯太空望遠鏡捕捉的影像數據「讓我們對恆星形成的初期階段有了新的認識」。威廉斯補充,恆星誕生於宇宙塵埃雲的深處,在那裡,可見光波段被完全阻絕,因此無法被哈伯觀測,不過韋伯可以大顯身手。他指出:「我們對這個(恆星生成)階段了解不多,甚至不知道它持續的時間有多長,因此這些數據可以大大幫助我們了解星系裡的恆星如何誕生。」

大約半數的螺旋星系具有明顯的棒狀結構,從星系中央的核球伸出並連結旋臂。威廉斯表示,照目前普遍的認知,星系是由內而外形成的,所以會隨著時間流逝而愈來愈大。他指出,星系的懸臂含有大量氣體,年輕恆星會由此誕生,而棒狀結構處的氣體則會向內聚集,有可能形成黑洞。

大麥哲倫星系(Large Magellanic Cloud)和小麥哲倫星系(Small Magellanic Cloud)是銀河系的衛星星系,藉由這批新公開的影像,學者越過它們眺望更遠的太空,並且首次得到清晰的圖像分析氣體與塵埃聚集而成的雲氣,而這是構成恆星與行星的材料。

太空望遠鏡捕捉的螺旋星系「NGC628」影像,左上部分是韋伯的紅外光視野,右下部分是哈伯的可見光視野。(截自NASA官網)
太空望遠鏡捕捉的螺旋星系「NGC628」影像,左上部分是韋伯的紅外光視野,右下部分是哈伯的可見光視野。(截自NASA官網)

美國巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)的天文學家李(Janice Lee)表示,這些影像不僅美麗,還說明了恆星誕生與恆星回饋(stellar feedback)之間的週期和交互作用,恆星回饋指涉年輕的恆星向釋放能量,它能決定恆星形成獲得的氣體多寡。李補充,韋伯捕捉的新影像令人信服,高解析度的星系影像裡,那些細緻的泡狀和絲狀構造展示了恆星的生命循環,這使恆星生成的動態週期變得易於觀測。 (相關報導: 7年航行62億公里!小行星「貝努」樣本成功返回地球,有助啟示太陽系奧秘 更多文章

韋伯的觀測成果建立在哈伯的基礎之上,加拿大亞伯達大學(University of Alberta)天文學家羅索洛斯基(Erik Rosolowsky)表示,利用哈伯望遠鏡,我們可以看見銀河系的星光,但一部分的光被星系裡頭的塵埃阻擋,這項限制讓我們很難通盤理解整個星系運作的方式。「而藉由韋伯望遠鏡的紅外光視野,我們可以穿透這些障礙,看見塵埃之間還有更遠的恆星。」

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