臺北市立天文科學教育館

JWST團隊在美東時間7月11日發布了SMACS 0723星系團影像；美東時間7月12日早上10時30分在NASA直播中發布又發布了四張影像，分別為WASP-96b光譜、南環狀星雲、史蒂芬五重奏(史蒂芬五重星系)、船底座星雲。
 

史蒂芬五重星系（Stephan's Quintet）位於飛馬座，由法國天文學家愛德華．史蒂芬（Édouard Stephan）於1877年發現。它以5個星系聚集在一起聞名，其中4個星系（NGC 7317、NGC 7318A、NGC 7318B、NGC 7319）聚集一起，圖中最左邊的NGC 7320則是位在前景的星系。在2022年7月12日NASA的韋伯太空望遠鏡公佈首批影像中，史蒂芬五重星系範圍最大，視野覆蓋約月球直徑的五分之一，包含超過1.5億像素，由1,000張獨立影像構成。在這張影像中，韋伯太空望遠鏡展現其紅外波段偵測能力和極高的空間解析力，看到數以百萬計的年輕恆星以及新恆星誕生的星暴增區域(starburst region)，以及因為重力相互作用，造成氣體、塵埃和恆星從星系被拉出來的現象，還看到NGC 7318B穿過星系群造成巨大的衝擊波(shock wave)。
 

史蒂芬五重星系也稱為HCG 92(Hickson Compact Group 92)。其中NG7320是前景星系，距離4000 萬光年，而其他四個星系距離地球約2.9億光年。與數十億光年之外的遙遠星系相比，史蒂芬五重星系較接近我們，能讓科學家更容易了解在更遙遠的宇宙所看到類似結構。科學家很少能有如此清晰的目標能觀看相互作用星系如何觸發彼此恆星形成，以及星系中氣體是如何受到干擾的現象。所以，史蒂芬五重星系是能用於研究星系合併與演化過程的“實驗室”。
 

如此靠近的星系群在早期宇宙中可能很常見，若相互作用造成物質落入中心黑洞會提供燃料成為活躍星系核。在圖中最上方的NGC 7319也有活躍星系核，中心的超大質量黑洞約2400萬倍太陽質量，它正在吸引物質並釋放出相當於400億顆太陽所發的能量。韋伯太空望遠鏡使用近紅外光譜儀 （NIRSpec） 和中紅外儀器 （MIRI）詳細研究活躍星系核。這些相機和光譜儀儀器組成的積分場單元（integral field unit, IFU） 提供星系核心光譜特徵的影像。類似於醫學的磁共振成像（MRI），IFUs讓科學家將資訊“切片”以進行詳細研究。韋伯太空望遠鏡紅外波段可”穿透”黑洞外圍的塵埃罩，探測黑洞附近的熱氣體，並測量明亮氣體流的速度。此外，韋伯太空望遠鏡還能分辨出前景星系NGC 7320單顆恆星，甚至是星系的明亮核心。
 

韋伯太空望遠鏡結合來自MIRI、NIRSpec和近紅外相機（NIRCam）得到史蒂芬五重星系最詳細的紅外波段影像，也提供大量新資訊，如超大質量黑洞的進食和生長的速度，詳細研究恆星形成區域，與它形成區的塵埃排出現象。這顯示韋伯太空望遠鏡能為早期宇宙中，星系相互作用推動星系演化提供重大貢獻。（編譯/李瑾）