臺北市立天文科學教育館

一百億年前，一群罕見的極端星系形成恆星的速度比我們銀河系快1000倍以上。然而，想要了解這些巨大的星系十分困難，因為它們厚厚的星際塵埃阻擋了可見光的逃逸，需要借助其他波長進行觀測。超激亮紅外線星系（Hyperluminous infrared galaxies, HyLIRGs）是最罕見、最極端的恆星形成系統，由於星系內恆星形成速度極快而被照亮，僅在遙遠的宇宙中才能發現。先前的研究認為這種極端的星系一定是星系合併的結果，星系碰撞被認為會產生緻密的氣體區域，從而觸發恆星的快速形成。但如果恆星形成的氣體迅速流向星系中心，單一星系也可能僅通過內部的過程變成HyLIRG。

在此次的新研究中，天文學家將重點放在一個名為PJ0116-24的HyLIRG星系上。PJ0116-24距離我們非常遙遠，它的光花了約100億年才到達我們這裡。幸運的是，其視線方向上有一個大質量星系充當了重力透鏡的角色，將PJ0116-24的光線彎曲並放大而形成愛因斯坦環，使其看起來亮了17倍，成為南天紅外亮度最亮的星系之一。因如此精確的宇宙排列，使我們能夠放大非常遙遠的天體，並得以觀察它們的細節。

圖說：超激亮紅外線星系PJ0116-24被重力透鏡彎曲並放大形成愛因斯坦環，橘色表示星系中的電離氣體，藍色表示星系中的冷氣體。圖片來源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/ESO/D. Liu et al.

研究團隊使用ESO的甚大望遠鏡（VLT）和阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列 （ALMA）研究了PJ0116-24內的氣體運動。ALMA追蹤的是冷氣體，以藍色顯示，而VLT及其新型增強解析度成像器和攝譜儀（ERIS）則追蹤溫暖氣體，以紅色顯示。透過這些詳細的觀測，我們發現這個極端星系中的氣體正以有組織的方式旋轉，而非預測中星系碰撞後的混亂方式旋轉，這是一個令人驚訝的結果！這結果表示星系並不總是需要透過合併才能成為HyLIRG。相關研究成果發表於《Nature Astronomy》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：SCI NEWS